ЖУРНАЛ «СТА» №1/2008

Дифференциальный приемник сиг- нала измеряет разность потенциалов между двумя проводниками. Потен- циалы отсчитываются относительно общего провода приемника (относи- тельно «земли» приемника). Таким образом, дифференциальный прием- ник сигналов имеет три входа: два сиг- нальных и один общий («земля»). Важно отметить, что, с точки зрения помех, «земля» источника и приемни- ка сигнала имеет разные потенциалы, то есть это фактически разные «зем- ли», и в дальнейшем на схемах они бу- дут иметь разные условные обозначе- ния. Дифференциальные приемники мо- гут быть двух типов: построенные на основе изолированного (плавающего) источника питания или на основе схе- мы вычитателя, позволяющего опреде- лить разность потенциалов между дву- мя узлами электрической цепи (диф- ференциальный сигнал). Примерами приемников первого типа являются те- стеры, система сбора данных с ком- пьютером типа «ноутбук» или малога- баритный осциллограф с батарейным питанием. Примерами дифференци- альных приемников на основе вычита- теля являются схемы, построенные на 68 СТА 1/2001 www.cta.ru В ВЕДЕНИЕ Подключение датчиков к измеритель- ной системе является очень непростым делом и часто выявляет неожиданные проблемы, причины которых скрыты от проектировщика: об их местонахожде- нии можно только догадываться, их по- явление трудно предсказать, а устранить можно только в процессе эксперимента. Тем не менее ряд типовых условий воз- никновения помех и методов их устра- нения достаточно хорошо изучен. О них и пойдет речь в настоящей статье. Понимание причин возникновения помех при проектировании систем ав- томатизации позволяет избежать ряда ошибок в выборе оборудования, его размещении, экранировании и кабель- ной разводке, а также ускорить про- цесс внедрения системы. Паразитные воздействия на процесс передачи сигнала можно разделить на следующие группы: ● воздействия через кондуктивные связи; ● влияние неэквипотенциальности «земли»; ● наводки через взаимную индуктив- ность; ● наводки через ёмкостные связи; ● высокочастотные электромагнитные наводки. Типы источников и приемников сигнала Источники сигнала (датчики темпе- ратуры, давления, веса, влажности и др.) могут быть заземленными или не- заземленными (рис. 1). Примерами не- заземленных (плавающих) источников сигнала являются батарейки, источни- ки сигнала с батарейным питанием, термопары, изолированные операци- онные усилители, пьезоэлектрические датчики. Сигналом в этих случаях яв- ляется разность потенциалов между выводами источника ( V 1 ). Потенциал выводов источника относительно «земли» ( V c ) является паразитным (синфазная помеха) и не должен вли- ять на результат измерений. У заземленного источника сигнала один из выводов заземлен и напряже- ние второго вывода измеряется отно- сительно «земли». Заземленный источ- ник можно получить из плавающего, если один из его выводов заземлить. Однако обратную операцию выпол- нить достаточно сложно, поскольку сам принцип построения датчика или схемы преобразования измеряемой физической величины в напряжение часто не позволяет сделать это. Поэто- му плавающие источники, как прави- ло, конструктивно и схемотехнически сложнее, чем заземленные. Источники сигнала могут быть не только источниками напряжения, но и источниками тока. Источники тока также могут быть заземленными или плавающими. Приемник сигнала (например, сис- тема сбора данных) может принимать (измерять) сигнал относительно «зем- ли» или относительно второго входа. В первом случае приемник сигналов на- зывается приемником с одиночным (недифференциальным) входом (рис. 2 а), во втором случае — диффе- ренциальным приемником сигнала (рис. 2 б). В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА Защита от помех датчиков и соединительных проводов систем промышленной автоматизации Виктор Денисенко, Александр Халявко Рис. 1. Заземленный (а) и плавающий (б) источники сигнала Рис. 2. Приемник сигнала с одиночным (а) и с дифференциальным (б) входом