一、引言

近幾年來隨著物聯網、智慧城市、清潔能源等行業的興起以及制造行業自動化升級的需求，自動化、信息化的產品展現出了巨大的市場潛力。多通道信號采集技術被廣泛應用于上述行業，作為控制系統的“千里眼”和“順風耳”。

以工業自動化控制系統為例，控制系統需要通過多路的信號采集來對現場設備的運行狀態進行判斷和控制，這些參數包括設備的各種運行數據，如工作電壓、電流、壓力、振動、轉速等運行數據以及關鍵部件溫濕度等各類環境參數。

但在實際的工業現場中，伴隨著大量設備的運行，還會產生許多有害的干擾。主要是浪涌、群脈沖以及一些高頻的電磁信號。這些干擾信號通過現場設備上的傳感器耦合到控制系統，會對現場的信號采集產生嚴重干擾，輕則影響采樣精度，造成錯誤報警，嚴重的話會直接損壞控制系統。

二、該如何消除干擾信號對控制系統的影響？

要消除干擾信號對控制系統的影響，通常用以下的方法改善：

1、首先是要保證傳感器到控制系統的物理隔離，阻斷干擾信號到控制系統的耦合路徑，其常用的方法是通過信號隔離模塊來實現傳感器到控制系統的物理隔離；

2、其次是對現場干擾源的處理，通過排查確定干擾源，一般一些大能量設備的開關導致的dV/dt或者dI/dt，進而造成電磁干擾，設法對干擾源進行處理，其實對現場設備而言難度是較大的；

3、最后也可以通過濾波的方式使干擾信號的大部分能量不經過控制系統，同樣可以改善系統的抗干擾特性。

三、多通道信號采集中信號隔離方案

多通道信號采集中信號隔離方案框圖

應用解決方案如上圖所示，是在多通道信號采集中較為經濟且可靠的一種信號隔離的方法。控制系統中的MCU通過多路選擇開關4052對現場各傳感器采集的電信號進行選擇選通，然后通過信號隔離模塊進行電壓/電流信號的隔離傳輸，然后再由ADC進行采樣，轉換為數字信號。多路選擇開關4052的選通信號通過光耦OP1、OP2來實現，4052以及光耦驅動均通過信號隔離模塊進行供電，無需再單獨設計隔離電源。

其中信號隔離模塊采用的是TE_T/TN_T，它是金升陽科技所開發的電壓信號調理模塊系列，具有高集成度、高精度、高可靠性、小體積以及表貼封裝等特點。因為集成了信號處理、信號隔離以及電源隔離功能，可以使用戶在進行電路設計時更為方便，減少了設計、調試的問題。信號輸入以及輸出滿足2000VAC的電氣隔離電壓，可以輕松應對大部分的工控應用領域，pF級的隔離電容可以有效阻斷干擾信號的能力傳遞。此外具有極低的線性誤差0.04%typ以及極低紋波噪聲20mVtyp，其21*14.5*6.4mm的小體積表貼式封裝可以滿足客戶的SMT工藝。廣泛應用于高精度信號隔離處理的應用領域、尤其是煤礦、電力、風電等領域。

四、小結

多通道信號采集技術應用廣泛，金升陽結合自身技術平臺優勢和自主創新能力，針對其信號干擾問題提供完整電源解決方案，提升系統的穩定性、安全性、可靠性。