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電子信息系統防磁保護裝置研究論文
【摘要】介紹了基于STC15F104E單片機的電子信息系統防磁保護裝置，可解決傳統裝置只能采用被動(dòng)方式以及安全性能不高等問(wèn)題。通過(guò)磁傳感器監測磁干擾位置，并由單片機控制傳動(dòng)電機進(jìn)行主動(dòng)防磁。
【關(guān)鍵詞】STC15F104E單片機；主動(dòng)防磁；監測；控制
0引言
隨著(zhù)電子信息技術(shù)的發(fā)展，電子信息系統在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應用，與此同時(shí)，人們對電子信息系統的依賴(lài)程度也日益增加。但隨著(zhù)對電子技術(shù)的使用，電磁干擾問(wèn)題也越來(lái)越嚴重。磁性對電子信息設備的危害很大，特別容易導致其數據丟失甚至損壞，因此在一些精密測量領(lǐng)域對電子設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設備只能采用被動(dòng)防磁裝置，這會(huì )大大降低設備的散熱性能，導致安全程度不高等問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)背景中存在的問(wèn)題，提供一種改進(jìn)的電子信息系統防磁保護裝置，解決普通電子信息系統防磁效果差，只能采用被動(dòng)防磁裝置以及設備的散熱性能差等導致安全程度不高的問(wèn)題。
1電磁干擾對電子電路的影響
電磁對電子電路設備干擾的形式主要為EMP干擾。當在設備的輸入端由EMP干擾產(chǎn)生的電流或電壓增高到一定數值時(shí),將導致電路輸出端的結果與預期的相差特別大。當出現超寬帶短脈沖EMP干擾時(shí),這必將會(huì )導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(gè)方面:熱效應、干擾和電涌效應、強電場(chǎng)效應、磁效應。電磁脈沖的熱效是絕熱過(guò)程，產(chǎn)生的一般在納秒或微秒時(shí)間內完成。干擾和電涌效應可以使電子電路產(chǎn)生誤動(dòng)作甚至損壞。強電場(chǎng)效應會(huì )影響敏感器件工作的可靠性等其他危害。磁效應會(huì )使電磁能量直接耦合到系統內部,干擾其正常工作。
2磁防護裝置簡(jiǎn)要原理
2.1磁屏蔽的基本原理
將電磁干擾源到電子設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(lèi)：一是靜磁場(chǎng)屏蔽；二是高頻磁場(chǎng)屏蔽。靜磁場(chǎng)由永久磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)或穩恒電流產(chǎn)生。它是利用高磁導率的鐵磁材料做成盒體以屏蔽外磁場(chǎng)。高頻磁場(chǎng)屏蔽原理結構圖,設在線(xiàn)圈的外側有圓筒形的屏蔽導體，在屏蔽導體中所流過(guò)的電流與線(xiàn)圈電流的方向相反，其所產(chǎn)生的磁力線(xiàn)和原線(xiàn)圈的磁力線(xiàn)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(lái)衡量其屏蔽的效果。
2.2裝置的基本構成
本裝置主要由磁傳感器、控制器、電機驅動(dòng)器、傳動(dòng)電機、溫度檢測器和散熱裝置構成�？傮w包括盒體，盒體外側壁上開(kāi)設有若干個(gè)用于提升盒體內部散熱性能的散熱槽，盒體內部接近左上頂角的位置，固定著(zhù)傳動(dòng)電機，左上傳動(dòng)輥設置安裝在傳動(dòng)電機的轉軸上，為了使傳動(dòng)電機與左上傳動(dòng)輥連接，左上傳動(dòng)輥的軸心套在了傳動(dòng)電機的轉軸上，盒體內部接近右上頂角的位置，安裝有右上傳動(dòng)輥，右上傳動(dòng)輥兩端的滾軸與盒體內側壁活動(dòng)連接，盒體內部接近左下底角的位置，安裝有左下傳動(dòng)輥，左下傳動(dòng)輥兩端的滾軸與盒體內側壁活動(dòng)連接，盒體內部接近右下底角的位置，安裝有右下傳動(dòng)輥，右下傳動(dòng)輥兩端的滾軸與盒體內側壁活動(dòng)連接。通過(guò)傳送帶連接左上傳動(dòng)輥、右上傳動(dòng)輥、左下傳動(dòng)輥和右下傳動(dòng)輥，在傳送帶外側盒體內側之間，設置安裝四個(gè)用來(lái)檢測外部磁性的磁傳感器，軟質(zhì)磁粉芯隔離層，在傳感器內側面固定，傳動(dòng)電機的輸入端與磁傳感器的輸出端電連接。
2.3工作原理
通過(guò)磁傳感器感應盒體外部的磁場(chǎng)變化，當外部磁場(chǎng)變大，磁傳感器將磁性轉化為電信號,傳輸給以STC15F104E單片機為核心的控制器，通過(guò)控制器控制電機驅動(dòng)器帶動(dòng)傳動(dòng)電機，與傳動(dòng)電機通過(guò)傳送帶相連的左上傳動(dòng)輥、右上傳動(dòng)輥、左下傳動(dòng)輥、和右下傳動(dòng)輥也會(huì )隨之移動(dòng)。傳送帶帶著(zhù)內側的磁粉芯隔離層移動(dòng)，當磁傳感器感應不到磁場(chǎng)時(shí)，說(shuō)明磁粉芯隔離層移動(dòng)到對應外部磁場(chǎng)面，隔離了外部磁場(chǎng)，此時(shí)傳感器停止向傳動(dòng)電機發(fā)送信號，傳動(dòng)電機停止工作,從而完成了一整套的主動(dòng)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，一方面盒體外側壁在對應傳動(dòng)電機的位置上設置了外接電源插孔給傳動(dòng)電機供電，方便了系統供電。另一方面，將左上傳動(dòng)輥、右上傳動(dòng)輥、左下傳動(dòng)輥和右下傳動(dòng)輥的大小設置相同，降低了生產(chǎn)成本。再一方面，盒體內部固定連接有內置安裝盒，提升了內部安全性。
3STC15F104E單片機控制器
本裝置的主控器部分由STC15F104E單片機組成，步進(jìn)電機驅動(dòng)器采用TB6560AHQ芯片。TB6560AHQ可以使電機震動(dòng)小，抗干擾性能好，外圍電路簡(jiǎn)單可以保證信號的高速傳輸。硬件電路如圖3.1所示。P3.0連接驅動(dòng)器的En使能端，P3.1連接驅動(dòng)器CW端口，P3.2連接驅動(dòng)器的CLK時(shí)鐘。采用STC15F104E電路簡(jiǎn)單，功耗低不會(huì )因接口過(guò)多導致浪費。
4軟件設計
軟件具有的功能：可以全方位的監測電子電路裝置周?chē)碾姶琶}沖，分析電磁脈沖的強度大小，將電磁信號轉化成電信號，控制電機驅動(dòng)器及時(shí)的驅動(dòng)傳動(dòng)電機進(jìn)行主動(dòng)防磁。系統要求準確，快速安全性能高，良好的散熱性能等。在沒(méi)有監測到電磁信號時(shí)處于休眠狀態(tài)以達到節省電的目的。系統休眠狀態(tài)可以通過(guò)定時(shí)中斷來(lái)喚醒。
5系統測試
將易受磁脈沖干擾的電子設備放在本裝置外側，從不同的方向對該電子設備施加磁干擾，記錄此時(shí)該設備是否可以正常使用。之后將此電子設備放入本防磁裝置中，從不同方向給干擾磁脈沖，測量系統是否可以正常使用。
電子信息系統防磁裝置的典型測試參數如下：
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
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