无线数传模块

发布时间：2022-08-19 10:49
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：1848

    无线数传模块是为适应远距离数据传输通讯的要求，具有对外部传感器信号的接收、转换,能量供应，输出等功能的数据处理模块，尤其适合数据采集点分散、位置偏远、无人职守、有线通讯安装施工不便、成本高的行业，例如气象、环保、水利、电力、石油管线监控、城市管网监控、工业监控。从无线数传模块年代以来,GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合,无线数传模块空间定位技术方面引起了革命性的变革。

无线数传模块

无线数传模块在水文监测系统的应用

    随着我国经济社会的发展,对水文信息不断提出新要求,水文观测项目和内容不断增加,对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求;现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展,也促进了水文监测技术自动化的发展.

    无线数传模块水文监测系统中,常常需要对众多的水位点进行实时监测,大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理.由于监测点分散,分布范围广,而且大多设置在环境较恶劣的地区,通过电话线传送数据往往事倍功半.通过 GPRS DTU 无线传输模块 进行数据传输,成为水文部门选择无线数传模块通信手段之一.污染源监测设备可将采集到的污染数据和告警信息通过 GPRS 网络及时发送到水文监测部门,实现对排污单位或个人的及时管理,可以大大提高水文部门的工作效率.

    水文监测自动化技术的应用和发展

    1 、水文监测的范围与内容:水文监测无线数传模块水文传感器技术与采集、存储、传输、处理技术的集成.

    2 、人工监测技术存无线数传模块的问题:

    从水文传统的人工监测技术分析来看,主要存在以下问题:( 1 )记录方式以模拟方式为主,就是数字方式记录的也很难方便的输入计算机处理;( 2 )据处理基本靠人工处理判断,费时易错;( 3 )水文信息的采集、传输、处理的实时性和准确性较差,无法适应现代水文的需求.因此,要用自动化技术促进水文监测自动化的发展.

    3 、水位的采集和传输

    用于自动化监测的水位传感器主要有浮子式水位计、压力式水位计、电子水尺和超声波水位计等.这些传感器可以直接接到 RTU 上,自动监测水位参数.地下水位的监测与地表水相同.

    目前,水文监测站与各采集点之间的数据通信主要采用手工抄录或 PSTN 电话线传输.采用电话线传输数据时,由于每次拨号都需要等待,速度慢,而且费用也较高.同时,由于各监控点分布范围广、数量多、距离远,个别点还地处偏僻,因此需申请很多电话线,而且有些监控点有线线路难以到达.

    GPRS 具有速度快、使用费用低的特点,其传输速度可达 171.2kb/s .与有线通讯方式相比,采用 GPRS DTU 无线 传输模块 传输方式则显得非常灵活,无线数传模块要用自动化技术促进水文监测自动化的发展,它具有组网灵活、扩展容易、运行费用低投,维护简单、性价比高等优点因此,目前正考虑采用 GPRS GPRS DTU 无线 传输模块 传输方式解决污染源监测数据的实时传输问题.

无线数传模块的性能特点

    无线数传模块可为用户大量节省通信流量费用,传感器模块用来进行外部传感器信号的接收、转换,能量供应模块为传感器节点提供必要的能量.

    传感器无线通信模块无线数传模块频段选择对于整个传感器节点的数据收发、中转、传输都将产生重要影响,无线通信特无线数传模块的空间独占性决定了频段选择十分重要.所以,设计无线收发模块时必须考虑这一因素.

    无线数传模块的收发芯片最好选择工作在ISM频段.2.4GHz是唯一全球通用的ISM频段.其他频段还有900MHz-928MHz(只适用于美洲大陆)和868MHz-870MHz(欧洲大部分地区).从这方面考虑,CC1000芯片是不错的选择,它支持多个载波频率,其中包括868MHz和915MHz两个属于ISM频段的基本调制频率.


无线数传模块的优点

    数据传输可以简单地分为有线(包括架设光缆、电缆或租用电信专线)和无线(分为建立专用无线数据传输系统(433MHZ频段和2.4G频段)或借用CDPD、GSM、CDMA等公用网信息平台)两大类方式。相比较而言，用无线数传模块建立专用无线数据传输方式比其它方式具有如下优点，下面介绍一下用无线数传模块建立专用无线数据传输方式相比于有线通讯的优点。

    1.建设工程周期短:当要把相距数公里到数十公里距离的远程站点相互连接通讯的时候，采用有线的方式，必须架设长距离的电缆或者挖掘漫长的电缆沟，这个工程周期可能就需要数个月的时间，而用数传模块建立专用无线数据传输的方式，只需要架设适当高度的天线，工程周期只需要几天或者几周就可以，相比之下，无线的方式可以迅速组建起通信链路，工程周期大大缩短。

    2.成本廉价:有线通信方式的建立必须架设电缆，或挖掘电缆沟，因此需要大量的人力和物力；而用无线数传电台建立专用无线数据传输方式则无需架设电缆或挖掘电缆沟，只需要在每个终端连接无线数传电台和架设适当高度的天线就可以了。相比之下用无线数传模块建立专用无线数据传输方式，节省了人力物力，投资是相当节省的。当然在一些近距离的数据通讯系统中，无线的通讯方式并不比有线的方式成本低，但是有时候实际的现场环境难以布线，客户根据现场环境的需要还是会选用无线的方式来实现通讯。

    3.适应性好:有线通讯的局限性太大，在遇到一些特殊的应用环境，比如遇到山地、湖泊、林区等特殊的地理环境或是移动物体等布线比较困难的应用环境的时候，将对有线网络的布线工程有着极强的制约力，而用无线数传模块建立专用无线数据传输方式将不受这些限制，所以说用无线数传模块建立专用无线数据传输方式将比有线通讯有更好的更广泛的适应性，几乎不受地理环境限制。

    4.设备维护上:更容易实现有线通讯链路的维护需沿线路检查，出现故障时，一般很难及时找出故障点，而采用无线数传模块建立专用无线数据传输方式只需维护数传模块，出现故障时则能快速找出原因，恢复线路正常运行。

    5.扩展性好:在用户组建好一个通讯网络之后，常常因为系统的需要增加新的设备。如果采用有线的方式，需要重新的布线，施工比较麻烦，而且还有可能破坏原来的通讯线路，但是如果采用无线数传电台建立专用无线数据传输方式，只需将新增设备与无线数传电台相连接就可以实现系统的扩充了。

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　　在复杂的电磁环境中，每台电子、电气产品除了本身要能抗住一定的外来电磁干扰正常工作以外，还不能产生对该电磁环境中的其它电子、电气产品所不能承受的电磁干扰。或者说，既要满足有关标准规定的电磁敏感度极限值要求，又要满足其电磁发射极限值要求，这就是电子、电气产品电磁兼容性应当解决的问题，也是电子、电气产品通过电磁兼容性认证的必要条件。很多工程师在进行产品电磁兼容性设计时，对于如何正确选择和使用电磁兼容性元器件，往往束手无策或效果不理想，因此，很有必要对此进行探讨。　　　　电磁兼容性元器件是解决电磁干扰发射和电磁敏感度问题的关键，正确选择和使用这些元器件是做好电磁兼容性设计的前提。因此，我们必须深入掌握这些元器件，这样才有可能设计出符合标准要求、性能价格比最优的电子、电气产品。而每一种电子元件都有它各自的特性，因此，要求在设计时仔细考虑。接下来我们将讨论一些常见的用来减少或抑制电磁兼容性的电子元件和电路设计技术。　　元件组　　有两种基本的电子元件组：有引脚的和无引脚的元件。有引脚线元件有寄生效果，尤其在高频时。该引脚形成了一个小电感，大约是1nH/mm/引脚。引脚的末端也能产生一个小电容性的效应，大约有4pF。因此，引脚的长度应尽可能的短。与有引脚的元件相比，无引脚且表面贴装的元件的寄生效果要小一些。其典型值为：0.5nH的寄生电感和约0.3pF的终端电容。　　从电磁兼容性的观点看，表面贴装元件效果最好，其次是放射状引脚元件，最后是轴向平行引脚的元件。　　一、EMC元件之电容　　在EMC设计中，电容是应用最广泛的元件之一，主要用于构成各种低通滤波器或用作去耦电容和旁路电容。大量实践表明：在EMC设计中，恰当选择与使用电容，不仅可解决许多EMI问题，而且能充分体现效果良好、价格低廉、使用方便的优点。若电容的选择或使用不当，则可能根本达不到预期的目的，甚至会加剧 EMI程度。　　从理论上讲，电容的容量越大，容抗就越小，滤波效果就越好。一些人也有这种习惯认识。但是，容量大的电容一般寄生电感也大，自谐振频率低(如典型的陶瓷电 容，0.1μF的f0=5 MHz，0.01μF的f0=15 MHz，0.001μF的f0=50 MHz)，对高频噪声的去耦效果差，甚至根本起不到去耦作用。分立元件的滤波器在频率超过10 MHz时，将开始失去性能。元件的物理尺寸越大，转折点频率越低。这些问题可以通过选择特殊结构的电容来解决。　　贴片电容的寄生电感几乎为零，总的电感也可以减小到元件本身的电感，通常只是传统电容寄生电感的1/3~1/5，自谐振频率可达同样容量的带引线电容的2倍(也有资料说可达10倍)，是射频应用的理想选择。　　传统上，射频应用一般选择瓷片电容。但在实践中，超小型聚脂或聚苯乙烯薄膜电容也是适用的，因为它们的尺寸与瓷片电容相当。　　三端电容能将小瓷片电容频率范围从50 MHz以下拓展到200 MHz以上，这对抑制VHF频段的噪声是很有用的。要在VHF或更高的频段获得更好的滤波效果，特别是保护屏蔽体不被穿透，必须使用馈通电容。　　二、EMC元件之电感　　电感是一种可以将磁场和电场联系起来的元件，其固有的、可以与磁场互相作用的能力使其潜在地比其他元件更为敏感。和电容类似，聪明地使用电感也能解决许多 EMC问题。下面是两种基本类型的电感：开环和闭环。它们的不同在于内部的磁场环。在开环设计中，磁场通过空气闭合;而闭环设计中，磁场通过磁芯完成磁路，如下图所示。　　电感中的磁场　　电感比起电容一个优点是它没有寄生感抗，因此其表面贴装类型和引线类型没有什么差别。　　开环电感的磁场穿过空气，这将引起辐射并带来电磁干扰(EMI)问题。在选择开环电感时，绕轴式比棒式或螺线管式更好，因为这样磁场将被控制在磁芯(即磁体内的局部磁场)。　　开环电感　　对闭环电感来说，磁场被完全控制在磁心，因此在电路设计中这种类型的电感更理想，当然它们也比较昂贵。螺旋环状的闭环电感的一个优点是：它不仅将磁环控制在磁心，还可以自行消除所有外来的附带场辐射。　　电感的磁芯材料主要有两种类型：铁和铁氧体。铁磁芯电感用于低频场合(几十KHz)，而铁氧体磁芯电感用于高频场合(到MHz)。因此铁氧体磁芯电感更适合于EMC应用。　　在EMC应用中特别使用了两种特殊的电感类型：铁氧体磁珠和铁氧体磁夹。铁和铁氧体可作电感磁芯骨架。铁芯电感常应用于低频场合(几十KHz)，而铁氧体芯电感常应用于高频场合(MHz)。所以铁氧芯感应体更适合于EMC应用。　　三、滤波器结构的选择　　EMC设计中的滤波器通常指由L，C构成的低通滤波器。不同结构的滤波器的主要区别之一，是其中的电容与电感的联接方式不同。滤波器的有效性不仅与其结构有关，而且还与联结的网络的阻抗有关。如单个电容的滤波器在高阻抗电路中效果很好，而在低阻抗电路中效果很差。　　滤波器分类(基于功能)　　滤波器分类(基于结构)　　滤波器选型　　四、EMC元件之磁珠　　磁珠由氧磁体组成，电感由磁心和线圈组成，磁珠把交流信号转化为热能，电感把交流存储起来，缓慢的释放出去。　　磁珠工作原理　　磁珠选型　　磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了。　　电感是储能元件，而磁珠是能量转换(消耗)器件。电感多用于电源滤波回路，侧重于抑止传导性干扰;磁珠多用于信号回路，主要用于EMI方面。磁珠用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路(DDR，SDRAM，RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种储能元件，用在LC振荡电路、中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHz。　　五、EMC元件之二极管　　二极管是最简单的半导体器件。由于其独特的特性，某些二极管有助于解决并防止与EMC相关的一些问题。　　六、模拟与逻辑有源器件的选用　　电磁干扰发射和电磁敏感度的关键是模拟与逻辑有源器件的选用。必须注意有源器件固有的敏感特性和电磁发射特性。　　有源器件可分为调谐器件和基本频带器件。调谐器件起带通元件作用，其频率特性包括：中心频率、带宽、选择性和带外乱真响应;基本领带器件起低通元件作用，其频率特性包括：截止频率、通带特性、带外抑制特性和乱真响应。此外还有输入阻抗特性和输入端的平衡不平衡特性等。　　模拟器件的敏感度特性取决于灵敏度和带宽，而灵敏度以器件的固有噪声为基础。　　逻辑器件的敏感度特性取决于直流噪声容限和噪声抗扰度。　　有源器件有两种电磁发射源：传导干扰通过电源线、接地线和互连线进行传输，并随频率增加而增加;辐射干扰通过器件本身或通过互连线进行辐射，并随频率的平方而增加。瞬态地电流是传导干扰和辐射干扰的初始源，减少瞬态地电流必须减小接地阻抗和使用去耦电容。　　逻辑器件的翻转时间越短，所占频谱越宽。为此，应当在保证实现功能的前提下，尽可能增加信号的上升/下降时间。　　数字电路是一种最常见的宽带干扰源，其电磁发射可分为差模和共模两种形式。　　为了减少发射，应尽可能降低频率和信号电平;为了控制差模辐射，必须将印制电路板上的信号线、电源线和它们的回线紧靠在一起，减小回路面积;为了控制共模辐射，可以使用栅网地线或接地平面，也可使用共模扼流圈。同时，选择“干净地”作为接地点也是十分重要的。　　表面安装技术(SMT)是70年代末发展起来的新型电子装联技术，内容包括表面安装器件(SMD)、表面安装元件(SMC)、表面安装印制电路板(SMB)以及表面安装设备、在线测试等。　　电子整机应用SMT最多的是计算机，其次是通讯、军用、消费类电子产品。　　90年代SMT发展了一种新型电路基板，可用来制作多芯片组件MCM。目前片式集成电路的输入/输出端口已增加到上百个，引脚的中心间距已减小到0.3毫米。目前表面安装技术正在和微组装技术互相交错和渗透。由于SMD/SMC的超小型化，使基板焊区尺寸减小到I平方英寸以内，无论电磁发射还是电磁敏感度问题，都可以得到很好的解决。　　七、电磁屏蔽材料的选用　　具有较高导电、导磁特性的材料可以用作屏蔽材料。常用的有钢板、铝板、铝箔、铜板、铜箔等。也可以在塑料机箱上喷涂镍漆或铜漆的方法实现屏蔽。　　屏蔽机箱的屏蔽效能除了与所选屏蔽材料的导电率、导磁率和厚度有关外，在很大程度上还依赖于机箱的结构，即其导电连续性。任何实用的屏蔽机箱上都有缝隙，这些缝隙是由于屏蔽板之间临时性搭接所造成的。由于缝隙的导电不连续性，在缝隙处会产生电磁泄漏。因此，对于永久性搭接，可以使用焊接的方法消除缝隙。如果使用铆接或螺钉连接，间距必须足够小。对于非永久性搭接，采用电磁密封衬垫等屏蔽材料则是十分有效的手段。　　1.电磁密封衬垫　　电磁密封衬垫是一中弹性好、导电性高的材料。将这种材料填充在缝隙处，能保持导电连续性，是解决缝隙电磁泄漏的好方法。在选用电磁密封衬垫时，需要熟悉以下特性参数：　　转移阻抗设衬垫和两侧屏蔽板的接合面上流过电流I，而两侧屏蔽板之间的电压为V，则转移阻抗定义为Zr=V/I。转移阻抗越低，则两侧屏蔽板之间的电磁泄漏越小，加衬垫后该缝隙的屏蔽效能越高。　　硬度衬垫的硬度应当适中，硬度太低，易造成接触不良，屏蔽效能较低;硬度太高，需要较大的压力，给结构设计造成困难。　　压缩永久形变衬垫只有在外力作用下发生一定的形变时，才有屏蔽作用。当外力去掉后，衬垫不会完全恢复到原来的形状，即发生了永久形变。当然，衬垫的压缩永久形变越小越好。　　衬垫厚度衬垫的厚度应能满足接触面不平整度的要求，利用其弹性，将缝隙填充满，达到导电连续性的目的。　　常用的电磁密封衬垫有以下几种类型：　　金属丝网衬垫用金属丝编织成的弹性网套，为纯金属接触，接触电阻低;但金属丝在高频时会呈现较大感抗，使屏蔽效能降低。所以只适用于l吉赫以下的频率范围。　　橡胶芯编织网套将金属丝编织的网套套在发泡橡胶芯或硅橡胶芯上，具有很好的弹性和导电性。　　导电橡胶衬垫在硅橡胶内填充金属颗粒或金属丝，构成导电的弹性物质。由于导电橡胶中的导电颗粒之间的容抗在高频时会降低，因此，填充金属颗粒在高频时屏蔽效能较高。如果填充方向一致的金属丝，还可以做到纯金属接触，但由于金属丝在高频时呈现较大感抗，使屏蔽效能降低，所以填充金属丝时只适用于低频。　　铍铜指形簧片利用被铜良好的导电性和弹性，可制成各种指形簧片。由于纯金属接触，直流电阻低，感抗又小，所以低频和高频时都具有较高的屏蔽效能。　　螺旋管衬垫用镀锡被铜或不锈钢做成的螺旋管，具有良好的弹性和导电性，是目前屏蔽效能最高的衬垫。　　2.导电化合物　　导电化合物包括各种导电胶和各种导电填充物等。环氧导电胶可用于金属之间，金属与非金属之间，各种硬性表面之间的导电粘接。可代替焊锡，完成微波器件引线连接;可修复印制板线路，可用于导电陶瓷粘接，天线元件粘接，玻璃除霜粘接，导电/导热粘接，微波波导部件粘接等。硅脂导电胶用于将弹性的导电橡胶粘接固定在金属表面上，可应用于航天、航空、军用等电子设备中。导电填充物是一种高导电浆糊状材料，用于无法加装屏蔽衬垫的缝隙处，固化后仍保持弹性。　　3.截止波导通风板　　屏蔽机箱的通风口及其它开口都是主要的电磁辐射源。采用开小孔或加金属丝网的方法都难以达到满意的屏蔽效能。理论证明，当金属管截面尺寸满足一定条件时，可以传输一定频率范围的电磁波，称为波导管。而波导管存在一个截止频率，当频率低于截止频率时，电磁波被截止而不能传输。根据这个原理可以设计成截止波导管。截止波导通风板由许多截止波导管依次排列组成，为了提高通风效率，每个截止波导管的截面都设计为六角形，故又称蜂窝状通风板。当屏蔽效能要求很高时，可用两块截止波导通风板构成双层通风板。而通风板材料的导电率是屏蔽效能的重要因素，采用高导电率材料或镀层的通风板可以得到高屏蔽效能。　　4.导电玻璃和导电膜片　　显示屏或显示窗口既要满足视觉要求，又要满足防电磁辐射的要求，为此，可选用导电玻璃实现屏蔽。导电玻璃可用两块光学玻璃中间夹金属丝网构成，金属丝网的密度越大，屏蔽效能就越高，但透光性变得越差。导电玻璃也可由光学玻璃或有机玻璃表面镀的金属薄膜构成。此外，还可以在透明聚脂膜片上镀以金属薄膜，制成柔性透明导电膜片。这种膜片的透光性可达70%(80%，而且膜片很薄，仅0.13mm，可以直接贴覆在常规玻璃或有机玻璃表面，特别适用于要求高透明度和中等屏蔽效能的仪表表盘、液晶显示器、面板指示灯孔、彩色显示器等部位。　　八、电磁干扰滤波器的选用　　实践表明，即使对一个经过很好设计并且具有正确的屏蔽和接地措施的产品，也仍然会有传导干扰发射或传导干扰进入产品。滤波是压缩干扰频谱的一种有效方法，当干扰频谱不同于有用信号的频带时，可以用电磁干扰滤波器将无用的干扰滤除。因此，恰当地选择和正确地使用滤波器对抑制传导干扰是十分重要的。从频率选择的角度出发，电磁干扰滤波器属于低通滤波器，分为信号线滤波器和电源线滤波器等。　　1.信号线滤波器　　信号线滤波器是用在各种信号线上的低通滤波器，用来滤除高频干扰成分。可分为线路板滤波器、馈通滤波器和连接器滤波器等三种。线路板滤波器适合于安装在线路板上，具有成本低、安装方便等优点;馈通滤波器适合于安装在屏蔽壳体上，特别适用于单根导线或电缆穿过屏蔽体时使用;滤波器连接器适用于多根导线或电缆穿过屏蔽体时使用。滤波器连接器在外形上和尺寸上都和普通连接器相同，两者完全可以互换。但滤波器连接器的每个针或孔上都有一个低通滤波器，它的电路可以是单个电容的，也可以是L型或π型的。　　选用信号线滤波器时，应根据使用的场合，选择滤波器的类型，根据滤波要求选择滤波器的电路和性能指标，为了保证信号频率顺利通过滤波器，滤波器的截止频率应高于信号频率的上限。此外，还应正确选择滤波器的工作电压、电流、温度范围等。在使用信号线滤波器时，最重要的是保证滤波器有良好的接地，接地线应尽量短。滤波器外壳应与屏蔽体有良好的电接触，可以使用焊接方式或采用射频电磁密封衬垫。　　新研制的滤波器阵列板是将滤波器制成微形器件，并排列成阵列，能快速安装到电子产品的底板或隔断上，以实现密封或隔离。　　2.铁氧体电磁干扰抑制元件　　铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似，颜色为灰黑色。对于抑制电磁干扰用的铁氧体，最重要的性能参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。磁导率μ可以表示为复数，实数部分构成电感，虚数部分代表损耗，随着频率的增加而增加。因此，它的等效电路为由电感L和电阻R组成的串联电路，L和R都是频率的函数。例如磁导率为850的铁氧体，在10MHz时阻抗小于10Ω，而超过l00MHz后阻抗大于100Ω，使高频干扰大大衰减。这样，就构成了一个低通滤波器。低频时R很小，L起主要作用，电磁干扰被反射而受到抑制;高频时R增大，电磁干扰被吸收并转换成热能。　　铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。例如在印制板的电源线入口端加上铁氧体抑制元件，就可以滤除高频干扰。铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰，它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。　　不同的铁氧体抑制元件，有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越高，抑制的频率就越低。此外，铁氧体的体积越大，抑制效果越好。在体积一定时，长而细的形状比短而粗的抑制效果好，内径越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情况下，还存在铁氧体饱和的问题，抑制元件横截面越大，越不易饱和，可承受的偏流越大。　　铁氧体抑制元件应当安装在靠近干扰源的地方。对于输入/输出电路，则应尽量靠近屏蔽壳的进、出口处。　　安装时还应当注意，铁氧体元件易破碎，应采取可靠的固定措施。　　3. 电源线滤波器　　电源线是电磁干扰传入设备和传出设备的主要途径。为防止这两种情况的发生，必须在设备的电源接口安装电源线滤波器。它只允许电源频率通过，而高于电源频率的电磁干扰却受到很大的衰减。　　电源线上的干扰以两种形式出现，在火线、零线回路中的干扰为差模干扰，在火线、零线与地线回路中的干扰为共模干扰。虽然电源线滤波器对差模干扰和共模干扰都有抑制作用，但效果不一样，应分别给出两者的插入损耗。除了特别说明允许不接地的滤波器外，所有电源滤波器都必须接地，因为滤波器中的共模旁路电容只有接地时才起作用。　　使用电源滤波器时，应尽量靠近电源入口处安装，并使滤波器的输入/输出端之间屏蔽隔离，避免电磁干扰从输入端直接耦合到滤波器的输出端。此外，滤波器的接地点还应尽量靠近设备的接地点。电源线滤波器的技术指标包括：最大泄漏电流、耐压、额定工作频率、额定工作电压、额定工作电流和温度范围等。　　九、结束语　　电磁兼容性元器件是解决电磁干扰发射和电磁敏感度问题的关键，正确选择和使用这些元器件是做好电磁兼容性设计的前提。因此，我们必须深入掌握这些元器件，这样才有可能设计出符合标准要求、性能价格比最优的电子、电气产品。
2024-05-27 14:15 阅读量：473
电路板上最容易出故障的元器件是什么？
行业新闻

电路板上最容易出故障的元器件是什么？

　　电容损坏引发的故障在电子设备中是最高的，其中以电解电容的损坏最为常见。电容损坏表现为：容量变小、完全失去容量、漏电、短路。　　电容在电路中所起的作用不同，引起的故障也各有特点：在工控电路板中，数字电路占绝大多数，电容多用做电源滤波，用做信号耦合和振荡电路的电容较少。用在开关电源中的电解电容如果损坏，则开关电源可能不起振，没有电压输出;　　输出电压滤波不好，电路因电压不稳而发生逻辑混乱，表现为机器工作时好时坏或开不了机，如果电容并在数字电路的电源正负极之间，故障表现同上。　　这在电脑主板上表现尤其明显，很多电脑用了几年就出现有时开不了机，有时又可以开机的现象，打开机箱，往往可以看见有电解电容鼓包的现象，如果将电容拆下来量一下容量，发现比实际值要低很多。　　电容的寿命与环境温度直接有关，环境温度越高，电容寿命越短。这个规律不但适用电解电容，也适用其它电容。所以在寻找故障电容时应重点检查和热源靠得比较近的电容，如散热片旁及大功率元器件旁的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。所以在检修查找时应有所侧重。　　有些电容漏电比较严重，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换。在检修时好时坏的故障时，排除接触不良的可能性以外，一般大部分就是电容损坏引起的故障了。所以在碰到此类故障时，重点检查一下电容，换掉电容后结果令人惊喜。　　电阻故障　　许多初学者在检修电路时，在电阻上折腾，又是拆又是焊的，修得多了，只要了解了电阻的损坏特点，就不必大费周章。　　电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。　　前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是：低阻值 (100Ω以下) 和高阻值 (100kΩ以上) 的损坏率较高，中间阻值 (如几百欧到几十千欧) 的极少损坏;特点二是：低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。　　线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大;圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹;水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂;保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。　　根据以上列出的特点，我们先可以观察一下电路板上低阻值电阻有没有烧黑的痕迹，再根据电阻损坏时绝大多数开路或阻值变大以及高阻值电阻容易损坏的特点，我们就可以用万用表在电路板上先直接量高阻值的电阻两端的阻值。　　如果量得阻值比标称阻值大，则这个电阻肯定损坏 (要注意等阻值显示稳定后才下结论，因为电路中有可能并联电容元件，有一个充放电过程) ，如果量得阻值比标称阻值小，则一般不用理会它。这样在电路板上每一个电阻都量一遍，即使“错杀”一千，也不会放过一个了。　　运算放大器故障　　运算放大器好坏的判别对相当多的电子维修者有一定的难度，在此与大家共同探讨一下，希望对大家有所帮助。　　理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈)下工作。如果没有负反馈，开环放大下的运放成为一个比较器。如果要判断器件的好坏，首先应分清楚器件在电路中是做放大器用还是做比较器用。　　根据放大器虚短的原理，就是说如果这个运算放大器工作正常的话，其同向输入端和反向输入端电压必然相等，即使有差别也是mv级的，当然在某些高输入阻抗电路中，万用表的内阻会对电压测试有点影响，但一般也不会超过0.2V，如果有0.5V以上的差别，则放大器必坏无疑。　　如果器件是做比较器用，则允许同向输入端和反向输入端不等。同向电压>反向电压，则输出电压接近正的最大值;同向电压<反向电压，则输出电压接近0V或负的最大值(视乎双电源或单电源)。如果检测到电压不符合这个规则，则器件必坏无疑!这样你不必使用代换法，不必拆下电路板上的芯片就可以判断运算放大器的好坏了。　　SMT元件故障　　有些贴片元件非常细小，用普通万用表表笔测试检修时很不方便，一是容易造成短路，二是对涂有绝缘涂层的电路板不便接触到元件管脚的金属部分。这里告诉大家一个简便方法，会给检测带来不少方便。　　取两枚最小号的缝衣针，将之与万用表笔靠紧，然后取一根多股电缆里的细铜线，用细铜线将表笔和缝衣针绑在一起，再用焊锡焊牢。这样用带有细小针尖的表笔去测那些SMT元件的时候就再无短路之虞，而且针尖可以刺破绝缘涂层，直捣关键部位，再也不必费神去刮那些膜膜了。　　公共电源短路故障　　电路板维修中，如果碰到公共电源短路的故障往往头大，因为很多器件都共用同一电源，每一个用此电源的器件都有短路的嫌疑。　　如果板上元件不多，采用“锄大地”的方式终归可以找到短路点;如果元件太多，“锄大地”能不能锄到状况就要靠运气了。在此推荐一比较管用的方法，采用此法，事半功倍，往往能很快找到故障点：　　要有一个电压电流皆可调的电源，电压0-30V，电流0-3A，这种电源不贵，大概300元左右。将开路电压调到器件电源电压水平，先将电流调至最小，将此电压加在电路的电源电压点如74系列芯片的5V和0V端，视乎短路程度，慢慢将电流增大。　　用手摸器件，当摸到某个器件发热明显，这个往往就是损坏的元件，可将之取下进一步测量确认。当然操作时电压一定不能超过器件的工作电压，并且不能接反，否则会烧坏其它好的器件。　　板卡故障　　工业控制用到的板卡越来越多，很多板卡采用金手指插入插槽的方式。由于工业现场环境恶劣，多尘、潮湿、多腐蚀气体的环境易使板卡产生接触不良故障，很多朋友可能通过更换板卡的方式解决了问题，但购买板卡的费用非常可观，尤其是某些进口设备的板卡。　　其实大家不妨使用橡皮擦在金手指上反复擦几下，将金手指上的污物清理干净后，再试机，没准就解决了问题，方法简单又实用。　　电气故障　　各种时好时坏电气故障从概率大小来讲大概包括以下几种情况：　　接触不良：板卡与插槽接触不良、缆线内部折断时通时不通、线插头及接线端子接触不好、元器件虚焊等皆属此类;　　信号受干扰：对数字电路而言，在特定的情况条件下故障才会呈现，有可能确实是干扰太大影响了控制系统使其出错，也有电路板个别元件参数或整体表现参数出现了变化，使抗干扰能力趋向临界点从而出现故障;　　元器件热稳定性不好：从大量的维修实践来看，其中首推电解电容的热稳定性不好，其次是其它电容、三极管、二极管、IC、电阻等;　　电路板上有湿气、尘土等：湿气和积尘会导电具有电阻效应，而且在热胀冷缩的过程中，阻值还会变化，这个电阻值会同其它元件有并联效果，这个效果比较强时就会改变电路参数使故障发生;　　软件也是考虑因素之一：电路中许多参数使用软件来调整，某些参数的裕量调得太低处于临界范围，当机器运行工况符合软件判定故障的理由时，那么报警就会出现。
2024-04-15 13:51 阅读量：532
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