Реле устраняют высоковольтные помехи

Apex PA94

Jui-I Tsai, Woei-Wu Pai, Feng-Chang Hsu, Po-Jui Chen, Ching-Cheng Teng, Tai-Shan Liao

EDN

В большинстве лабораторий и промышленных предприятий имеется множество источников электрических помех всего спектра частот, создаваемых тяжелым оборудованием, инструментами, источниками питания и телевизионными станциями. Инженеры борются с этими помехами с помощью множества простых устройств и методов. Эти методы включают использование надлежащих методов заземления, экранированных проводов и витых пар, усреднения сигналов, усилителей с дифференциальными входами и фильтров.

Хотя эти методы позволяют контролировать и снижать уровень помех в большинстве измерительных приложений, некоторые технологии просто предотвращают попадание помех в систему, тогда как другие только удаляют из сигнала посторонние шумы. Эти методы находят применение преимущественно в низковольтных системах; помехи, создаваемые высоким напряжением, они не устраняют.

В этой статье предлагается практический подход к снижению помех, создаваемых высоковольтными источниками сигналов. Плавающий вход сканирующего электронного микроскопа имеет высокий импеданс и действует как антенна, улавливая сигналы помех. Пьезоэлектрическим приводам микроскопов требуются высоковольтные сигналы для управления. Механизмам перемещения нужны линейно нарастающие сигналы управления амплитудой до 800 В пик-пик. Таких каналов управления должно быть несколько, поскольку зонд перемещается в трех измерениях. Некоторые микроскопы для атомно-силовой микроскопии имеют микро слайдеры регулировки оптического пути; этим устройствам нужно еще больше каналов.

Высоковольтный усилитель Apex PA94.
Рисунок 1. Высоковольтный усилитель Apex PA94.

Традиционно для каждого канала нужен высоковольтный усилитель. Таким образом, для двух степеней свободы зонда нужны два высоковольтных усилителя, для трех степеней – три и так далее. Однако высоковольтные усилители дороги и занимают значительное место на печатной плате (Рисунок 1). Очевидно, что управление несколькими степенями свободы зонда с помощью лишь одного высоковольтного усилителя, переключаемого между несколькими каналами, позволяет сэкономить и средства, и место на печатной плате. Промежуток между контактами высоковольтных разъемов достаточный, чтобы не искажать соседние сигналы. Но высоковольтные разъемы дороги и слишком велики, что затрудняет их размещение. Поэтому лучший выбор – использовать стандартный коммерческий 9/25-контактный разъем RS-232 (Рисунок 2). Однако контакты большинства стандартных разъемов RS-232 расположены близко друг к другу, и легко улавливают наведенные высоковольтные сигналы. Решить эту проблему можно, подключив к плавающим контактам разъема RS-232 низкоимпедансную нагрузку.

Эта простая схема через резистор подключает плавающие входы к земле.
Рисунок 2. Эта простая схема через резистор подключает плавающие входы к земле.

В этой схеме три пьезоэлектрических двигателя PZ1, PZ2 и PZ3 подключены к контактам T1, T5 и T9 разъема RS‑232‑9T. В схеме есть три реле, которые подключают высоковольтный вход к пьезоэлектрическим двигателям. Нормально открытые узлы реле подключены к выходу усилителя высокого напряжения. Нормально замкнутые узлы реле подключены к трем резисторам 1 кОм для отвода на землю помех, наведенных высоким напряжением.

Материалы по теме

  1. Datasheet Apex PA94

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Relays eliminate high-voltage noise

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя