Значения допустимых напряжений статического электричества, приводящих к повреждению полупроводниковых элементов

6.2. Помехоустойчивость устройств автоматизации

Электронные средства автоматизации, такие, как измери­тельные и регулирующие устройства, системы программируе­мого регулирования, вычислительные устройства на рабочих местах, системы управления технологическими процессами и их компоненты, состоят из большого числа активных и пас­сивных элементов, обладающих различными частотными свой­ствами, а также из аналоговых функциональных элементов и дискретных устройств. Внутренние компоненты прибора могут оказы­вать друг на друга мешающее действие, как, например, через внутреннее паразитное влияние , а сам прибор может подвергаться комплексу внешних помех , которые могут различными способами, как по проводам, так и полевым путем проникать внутрь устройства автоматизации, как показано на рис. 6.2.

Каждая из этих помех может вызвать нарушение функционирования. Поэтому принципиально невозможно выразить помехоустойчивость устройства автоматизации одной величиной. Ее можно харак­теризовать рядом величин, связанных как с возможными места­ми появления помех, так и с различными видами помех. Принципиально при этом следует различать собственную поме­хоустойчивость и устойчивость к воздействию внешних помех.

Р и с. 6.2. Воздействие внешних и внутренних помех
на устройства автоматизации

Собственная (внутренняя) помехоустойчивость. Если исходить из того, что в устройстве автоматизации имеются внутренние электромаг­нитные помехи , то внутренняя помехоустойчивость гарантирована, если каждый компонент :

(6.1)

или любая возможная комбинация компонентов, обусловленная режи­мом работы, для всех е (входной величины) в заданном диапазоне ее изменения Е не нарушает соотношения в уравнении:

, (6.2)

где а – выходная величина; – разность между реальной a_r и идеальной a_i выходными величинами; – не превышение допустимого значения величины .

При этом следует иметь в виду, что зависит от внешних неэлектрических условий. Поэтому характеристика внутренней помехоустойчи­вости прибора связана с определенным диапазоном значений (например, температурным диапазоном), к которому и отно­сится даваемая характеристика.

Устойчивость к воздействию внешних помех. Внешние по от­ношению к системе автоматизации электромагнитные помехи могут проникать в систему, прибор, в форме симметричных или несимметричных напряжений и или токов i через систему электропитания, информационные входы и выходы, в виде токов разрядов статического электричества i_ESD на стенке прибора или уст­ройства обслуживания, а также через влияние электрических и магнитных полей (Е, Н) на элементы схемы, играющие роль антенн.

Следовательно, совокупность внешних электромагнит­ах помех , которые могут воздействовать на устройство автоматизации, представляет собой бесконечное множество компонентов:

. (6.3)

Это затрудняет определение помехоустойчивости приборов среди других функциональных их параметров. Задача решается так, что бесконечное количество возможных форм помех в уравнении (6.3) снижается до приемлемого исходя из того, что электромагнитные условия для различных мест достаточно хорошо [1] могут быть определены:

. (6.4)

Любое значение помехи, т.е. любой компонент z_Pi, в (7.4), определяется следующей функциональной зависимостью:

, (6.5)

т.е. амплитудой , типичным изме­нением во времени F(t), параметрами , детали­зирующими изменение во времени F(t), например, временем нарастания T_r, длительностью импульса , частотой повторения импульсной величины f_w, частотой колебаний периодической величины f и т.д., а также полевыми характеристиками Е, Н с учетом указания направления посредством единичного вектора .

В конечном итоге, устойчивость к внешним воздействиям определенного прибора становится возможным описать конечным количеством т величин:

. (6.6)

Табл. 6.4 поясняет это и одновременно показывает, что число показателей внешней помехоустойчивости прибора может беспредельно возрастать, если принять во внимание, что как при периодических, так и при переходныхиспытательных значениях помех возможно дальнейшееих деление на узкополосные и широкополосные.

Таблица 6.4