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继电器吸合导致单片机复位的分析和解决办法

 开启美好每一天 2018-03-16
1,继电器触点增加消火花电路 (RC电路)
2,继电器线圈增加吸收电路 (RC,续流二极管)
3,单独供电
4,与单片机信号采用隔离措施(光耦)
5,使用固态继电器

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继电器触点电火花跟负载类型无关,不管是不是阻性负载都会产生电火花,负载越重火花越强烈。
RC消火花电路跟RC吸收电路结构相同,但意义决然不同,二者应对的是不同对象,参数自然也不同。
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MCU的复位端是高阻输入型IO,浮空的话,一点点电磁干扰就会影响该引脚的电平状态。
通过电磁辐射影响。电火花会释放广谱电磁辐射,而PCB上的引线会感应到电磁辐射,正如天线。
消火花电路时一个RC回路,并联在继电器触点上。
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电磁继电器有两个产生干扰源的地方:
1) 线圈 —— 一般磁路是开放的,在接通和断开的瞬间将产生强大的磁场干扰。
2) 触点 —— (尤其在高压下)在接通和断开的瞬间将产生强大的电场干扰。

解决的方法:
1) 用固态继电器 —— 这个方案将彻底消除电磁干扰源。但不一定能满足驱动负载的电压/电流要求。
2) 驱动线圈用软开关 —— 实质是消除电感上产生的高频磁场。
3) 触点屏蔽 —— 用地把电场干扰屏蔽掉。
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有些航模的电动机,在电源输入端经常能看到一个电容和电阻,就是说,不是直接给电动机供电的,还要经过一个电路,这个电路叫做“RC消火花电路”,这篇转帖的帖子说明了这种电路的原理,供大家参考。
      图3-91所示是RC消火花电路。电路中,+V是直流工作电压,Sl是电源开关,M是直流电机,Rl和Cl构成RC消火花电路。

      直流电机M是一个感性负载,在切断电源开关Sl的瞬间,由于感性负载突然断电会产生自感电动势,这一电动势很大且加在了开关Sl两个触点之间,会在 Sl两触点之间产生打火放电现象,损伤开关Sl的两个触点,长时间这样打火会造成开关Sl的接触不良故障,为此要加入Rl和Cl这样的消火花电路,以保护 感性负载回路中的电源开关。
      开关Sl断开时,直流电机M两端的自感电动势是通过这样的电路加到开关Sl两个触点之间的,直流电机M上端直接与开关Sl的左边触点相连,直流电机M的 下端通过地线与直流电源+V的负极相连,再通过直流电源的内电路与开关Sl的右边触点相连。这样,产生于直流电机M两端的自感电动势在开关Sl断开时孰加 到Sl的两个触点之间了。
      (1)消火花原理。开关Sl断开时,由于Rl和Cl接在开关Sl两触点之间,在开关Sl上的打火电动势等于加在Rl和Cl的串联电路上。这一电动势通过Rl对电容Cl充电,Cl吸收了打火电能,使开关Sl两个触点的电动势大大减小,达到消火花的目的。
      (2)电阻Rl的作用。由于对Cl的充电电流是流过电阻Rl的,所以Rl具有消耗充电电
能的作用,这样打火的电能通过电阻Rl被消耗掉。
      (3)元件参数。这种RC消火花电路中,一般消火花电容取0.47μF,电阻取100Ω
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由于继电器触点的跳动或者开闭的一瞬间均会引起感性负载的变化,产生气体放电现象,但继电器触点通断的电流较小,触点间不会出现电弧,但会出现“火花放电”,这是由于触点电路中存在电感,则在断开时电感上会出现过电压,它与电源电压一起加在触点间隙上,使刚分开一点距离的触点间隙击穿而放电。由于能量所限,只会产生火花放电,触点间存在的电容与电感中能量的交替转换,使火花放电时隐时现,而成为一种高频信号,通过高频辐射、导线传递及分布电容等途径而串扰到相关电路中,造成干扰信号。再者火花放电对触点也会造成损伤,而会降低触点的使用寿命,电火花会烧蚀触点表面,使其表面不平造成接触不良的故障。


                                  RC消火花电路
因 此必须设法消除电火花,实用的消火花电路是RC消火花电路,如图所示。图中虚线框内是一种半RC吸收电路,RC消火花电路基本作用原理是,把R和C相串联 后再并联在继电器触点的两端。使电感中的能量不通过触点而通过RC;它只吸收触点断开时产生的自感电势。在继电器触点接通瞬间,由于RC被短路,所以没有 吸收作用,图中虚线框外是一种全吸收电路,在触点断开时自感电势经过二极管V 在负载rL上消耗掉。在实际应用中选择以上电路中的一种就行了。但要注意的是,RC参数要选择适当,参数主要靠实验来决定,通常电容C可按负载电流 1A/1μF选择。使用二极管时其正负极性应连接正确,且二极管V的耐压要够。需要指出的是RC消火花电路应紧靠继电器触点安装,并尽量使连接线短些,以 保证消火花电路的效果。
如某厂热处理炉的温度自动控制系统,用温度仪表及中间继电器来控制接触器的 通、断进而控制电热器。但在使用中由于温度仪表波动大,尤其控温精度越高其波动越大,致使中间继电器动作频繁,由于继电器的电触点在接通的瞬间,触点上将 有数倍于正常工作电流的冲击,而在断开瞬间,电路中储存的电磁能将以火花的形式在触点间释放。继电器触点过于频繁的动作造成电触点的发热、烧蚀、甚至熔 焊,修磨几次就无法使用了,只能更换继电器。接触器已由于经常流过数倍的工作电流而发热,铁芯由于频繁动作使铁芯位移和磁路气隙增大,而产生很大的电磁噪 声。上述问题不仅增加了维修工作量,有时还影响生产,为此该厂对电路进行了改造,使用RC消火花电路,RC电路选择的参数是:C为 100pF/1000V,R的为1.2kΩ/1W。把RC元件直接接在继电器的电触点上,再就是设法减小接触器的工作电流,采取这些措施后,继电器的触点 使用寿命大大延长。效果明显,在满足了生产要求的同时,还减轻了维修工作量,节约了维修费用。

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