電子信息系統(tǒng)防磁保護(hù)裝置研究論文

時間：2024-08-16 02:27:46 電子信息工程畢業(yè)論文我要投稿

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　　【摘要】介紹了基于STC15F104E單片機(jī)的電子信息系統(tǒng)防磁保護(hù)裝置，可解決傳統(tǒng)裝置只能采用被動方式以及安全性能不高等問題。通過磁傳感器監(jiān)測磁干擾位置，并由單片機(jī)控制傳動電機(jī)進(jìn)行主動防磁。

電子信息系統(tǒng)防磁保護(hù)裝置研究論文

　　【關(guān)鍵詞】STC15F104E單片機(jī)；主動防磁；監(jiān)測；控制

　　0引言

　　隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，電子信息系統(tǒng)在各個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，與此同時，人們對電子信息系統(tǒng)的依賴程度也日益增加。但隨著對電子技術(shù)的使用，電磁干擾問題也越來越嚴(yán)重。磁性對電子信息設(shè)備的危害很大，特別容易導(dǎo)致其數(shù)據(jù)丟失甚至損壞，因此在一些精密測量領(lǐng)域?qū)﹄娮釉O(shè)備與測試儀器抗電磁干擾能力的要求極高，例如地質(zhì)勘探和航空航天等。而目前的電子信息系統(tǒng)設(shè)備只能采用被動防磁裝置，這會大大降低設(shè)備的散熱性能，導(dǎo)致安全程度不高等問題。為了解決上述技術(shù)背景中存在的問題，提供一種改進(jìn)的電子信息系統(tǒng)防磁保護(hù)裝置，解決普通電子信息系統(tǒng)防磁效果差，只能采用被動防磁裝置以及設(shè)備的散熱性能差等導(dǎo)致安全程度不高的問題。

　　1電磁干擾對電子電路的影響

　　電磁對電子電路設(shè)備干擾的形式主要為EMP干擾。當(dāng)在設(shè)備的輸入端由EMP干擾產(chǎn)生的電流或電壓增高到一定數(shù)值時,將導(dǎo)致電路輸出端的結(jié)果與預(yù)期的相差特別大。當(dāng)出現(xiàn)超寬帶短脈沖EMP干擾時,這必將會導(dǎo)致下級電路功能紊亂。EMP對電子電路的影響大體可以概括為以下四個方面:熱效應(yīng)、干擾和電涌效應(yīng)、強(qiáng)電場效應(yīng)、磁效應(yīng)。電磁脈沖的熱效是絕熱過程，產(chǎn)生的一般在納秒或微秒時間內(nèi)完成。干擾和電涌效應(yīng)可以使電子電路產(chǎn)生誤動作甚至損壞。強(qiáng)電場效應(yīng)會影響敏感器件工作的可靠性等其他危害。磁效應(yīng)會使電磁能量直接耦合到系統(tǒng)內(nèi)部,干擾其正常工作。

　　2磁防護(hù)裝置簡要原理

　　2.1磁屏蔽的基本原理

　　將電磁干擾源到電子設(shè)備的傳輸途徑阻斷即所謂的電磁屏蔽，電磁屏蔽可以分為兩大類：一是靜磁場屏蔽；二是高頻磁場屏蔽。靜磁場由永久磁體產(chǎn)生的磁場或穩(wěn)恒電流產(chǎn)生。它是利用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料做成盒體以屏蔽外磁場。高頻磁場屏蔽原理結(jié)構(gòu)圖,設(shè)在線圈的外側(cè)有圓筒形的屏蔽導(dǎo)體，在屏蔽導(dǎo)體中所流過的電流與線圈電流的方向相反，其所產(chǎn)生的磁力線和原線圈的磁力線之間相互作用從而起到屏蔽作用。磁屏蔽通常用磁屏蔽效能和剩磁兩種方式來衡量其屏蔽的效果。

　　2.2裝置的基本構(gòu)成

　　本裝置主要由磁傳感器、控制器、電機(jī)驅(qū)動器、傳動電機(jī)、溫度檢測器和散熱裝置構(gòu)成。總體包括盒體，盒體外側(cè)壁上開設(shè)有若干個用于提升盒體內(nèi)部散熱性能的散熱槽，盒體內(nèi)部接近左上頂角的位置，固定著傳動電機(jī)，左上傳動輥設(shè)置安裝在傳動電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，為了使傳動電機(jī)與左上傳動輥連接，左上傳動輥的軸心套在了傳動電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，盒體內(nèi)部接近右上頂角的位置，安裝有右上傳動輥，右上傳動輥兩端的滾軸與盒體內(nèi)側(cè)壁活動連接，盒體內(nèi)部接近左下底角的位置，安裝有左下傳動輥，左下傳動輥兩端的滾軸與盒體內(nèi)側(cè)壁活動連接，盒體內(nèi)部接近右下底角的位置，安裝有右下傳動輥，右下傳動輥兩端的滾軸與盒體內(nèi)側(cè)壁活動連接。通過傳送帶連接左上傳動輥、右上傳動輥、左下傳動輥和右下傳動輥，在傳送帶外側(cè)盒體內(nèi)側(cè)之間，設(shè)置安裝四個用來檢測外部磁性的磁傳感器，軟質(zhì)磁粉芯隔離層，在傳感器內(nèi)側(cè)面固定，傳動電機(jī)的輸入端與磁傳感器的輸出端電連接。

　　2.3工作原理

　　通過磁傳感器感應(yīng)盒體外部的磁場變化，當(dāng)外部磁場變大，磁傳感器將磁性轉(zhuǎn)化為電信號,傳輸給以STC15F104E單片機(jī)為核心的控制器，通過控制器控制電機(jī)驅(qū)動器帶動傳動電機(jī)，與傳動電機(jī)通過傳送帶相連的左上傳動輥、右上傳動輥、左下傳動輥、和右下傳動輥也會隨之移動。傳送帶帶著內(nèi)側(cè)的磁粉芯隔離層移動，當(dāng)磁傳感器感應(yīng)不到磁場時，說明磁粉芯隔離層移動到對應(yīng)外部磁場面，隔離了外部磁場，此時傳感器停止向傳動電機(jī)發(fā)送信號，傳動電機(jī)停止工作,從而完成了一整套的主動防磁工作，并且保證了整體的散熱性。為進(jìn)一步地優(yōu)化系統(tǒng)，一方面盒體外側(cè)壁在對應(yīng)傳動電機(jī)的位置上設(shè)置了外接電源插孔給傳動電機(jī)供電，方便了系統(tǒng)供電。另一方面，將左上傳動輥、右上傳動輥、左下傳動輥和右下傳動輥的大小設(shè)置相同，降低了生產(chǎn)成本。再一方面，盒體內(nèi)部固定連接有內(nèi)置安裝盒，提升了內(nèi)部安全性。

　　3STC15F104E單片機(jī)控制器

　　本裝置的主控器部分由STC15F104E單片機(jī)組成，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器采用TB6560AHQ芯片。TB6560AHQ可以使電機(jī)震動小，抗干擾性能好，外圍電路簡單可以保證信號的高速傳輸。硬件電路如圖3.1所示。P3.0連接驅(qū)動器的En使能端，P3.1連接驅(qū)動器CW端口，P3.2連接驅(qū)動器的CLK時鐘。采用STC15F104E電路簡單，功耗低不會因接口過多導(dǎo)致浪費(fèi)。

　　4軟件設(shè)計(jì)

　　軟件具有的功能：可以全方位的監(jiān)測電子電路裝置周圍的電磁脈沖，分析電磁脈沖的強(qiáng)度大小，將電磁信號轉(zhuǎn)化成電信號，控制電機(jī)驅(qū)動器及時的驅(qū)動傳動電機(jī)進(jìn)行主動防磁。系統(tǒng)要求準(zhǔn)確，快速安全性能高，良好的散熱性能等。在沒有監(jiān)測到電磁信號時處于休眠狀態(tài)以達(dá)到節(jié)省電的目的。系統(tǒng)休眠狀態(tài)可以通過定時中斷來喚醒。

　　5系統(tǒng)測試

　　將易受磁脈沖干擾的電子設(shè)備放在本裝置外側(cè)，從不同的方向?qū)υ撾娮釉O(shè)備施加磁干擾，記錄此時該設(shè)備是否可以正常使用。之后將此電子設(shè)備放入本防磁裝置中，從不同方向給干擾磁脈沖，測量系統(tǒng)是否可以正常使用。

　　電子信息系統(tǒng)防磁裝置的典型測試參數(shù)如下：

　　頻率范圍:＜200KHz；屏蔽效能：≥40dB；

　　頻率范圍:450KHz-50MHz；屏蔽效能：≥60dB；

　　頻率范圍:50MHz-100MHz；屏蔽效能：≥40dB；

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]董雅順.電子儀器儀表中電磁干擾的抑制方法[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2013(08).

　　[2]趙明.電磁干擾的產(chǎn)生及簡單抑制方法[J].科技信息,2010(09).

　　[3]梅修竹.電子儀器儀表中電磁干擾的抑制方法[J].文體用品與科技,2011(09).

　　[4]余彥胤.半導(dǎo)體保護(hù)器件的EMP響應(yīng)技術(shù)研究[A].第11屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集[C].

　　[5]錢宗峰,張德興,曹學(xué)軍.現(xiàn)代戰(zhàn)爭中電磁脈沖武器的戰(zhàn)場運(yùn)用及防護(hù)[J].國防技術(shù)基礎(chǔ),2006,7.