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L’analyse scientifique des conditions de formation des interférences et de leur suppression détaille huit mesures anti-interférences utilisées par les systèmes de contrôle automatisés et les instruments pour résoudre les problèmes d’interférences de signal : blindage, isolation, filtrage, mise à la masse flottante, protection des lignes de signal contre les interférences, protection contre les interférences thyristorielles, protection contre les interférences des relais et mise à la terre. Pour que les signaux de perturbation puissent affecter les systèmes de contrôle automatisés et les instruments, trois conditions doivent être remplies : une source de perturbation qui génère des signaux de perturbation, un circuit de réception sensible à ces signaux, ainsi qu’un canal de couplage entre le circuit de réception et la source de perturbation. Sans l’un de ces éléments, il n’est pas possible de provoquer de perturbations dans les dispositifs électroniques. Pour résoudre les problèmes de perturbations, il est d’abord nécessaire de comprendre la source de perturbation, les performances du circuit de réception ainsi que le mode de couplage entre la source de perturbation et le circuit de réception, afin de pouvoir prendre des mesures appropriées pour atténuer leur impact. Principe de suppression des interférences Compte tenu de l’analyse ci-dessus, le principe de suppression des interférences est le suivant : 1. Éliminer ou supprimer les sources d’interférence, par exemple en isolant ou en éloignant les lignes électriques et les lignes de signalisation. 2. Voies de perturbation et de destruction. Pour les perturbations qui pénètrent sous forme de « courants », des mesures sont prises au niveau des systèmes de contrôle automatisé et des instruments eux-mêmes, telles que l’utilisation de transformateurs d’isolement et de couplages optoélectriques pour interrompre certaines voies de perturbation ； Pour les perturbations qui pénètrent sous forme de « champ », on recourt généralement à des mesures de blindage. 3. Atténuer la sensibilité du circuit récepteur (objet perturbé) aux interférences. Ainsi, les circuits à haute impédance d’entrée sont plus sensibles aux perturbations que ceux à faible impédance d’entrée, et les circuits analogiques ont une capacité de résistance aux perturbations inférieure à celle des circuits numériques. Pour l’installation, la suppression des sources de perturbation qui affectent les autres circuits est la mesure la plus efficace, mais elle est parfois difficile à mettre en œuvre en raison de contraintes ou de coûts élevés. À ce stade, il convient de prendre des mesures de protection pour les circuits de signaux faibles perturbés, les systèmes de contrôle automatisé et les instruments, afin d’améliorer leur résistance aux interférences. Mesures anti-interférences 1. Blindage : La technologie de blindage vise principalement à supprimer les interférences causées par les inductions électromagnétiques sur les systèmes automatisés et les instruments. Il s’agit d’utiliser des matériaux à faible résistance tels que le cuivre ou l’aluminium, ou des matériaux magnétiques, pour envelopper des composants, des circuits, des assemblages ou des lignes de transmission, afin d’isoler les interférences électromagnétiques entre l’intérieur et l’extérieur. La protection comprend la protection contre les champs électrostatiques, la protection contre les champs électromagnétiques, la protection magnétique à basses fréquences et la protection des moteurs. 1.1 Blindage électrostatique Sous l’action d’un champ électrostatique, il n’y a pas de lignes de force électrique à l’intérieur du conducteur, c’est-à-dire que tous les points sont à potentiel égal. Par conséquent, on utilise un métal ayant de bonnes propriétés conductrices pour fabriquer la boîte de blindage et on la mise à terre. C’est que ses lignes électriques internes ne s’échappent pas à l’extérieur, et en même temps, les lignes électriques externes n’affectent pas son intérieur. La blindage électrostatique permet de neutraliser l’effet des champs électrostatiques et peut éliminer ou atténuer les interférences qui surviennent entre deux circuits en raison du couplage par des capacités de distribution parasitaires. 1.2 Blindage électromagnétique Le blindage électromagnétique consiste à utiliser des matériaux métalliques bien conducteurs pour former une couche de blindage. Les champs électromagnétiques perturbateurs à haute fréquence génèrent des courants de Foucault à l’intérieur du blindage, et ces courants consomment l’énergie du champ magnétique perturbateur, diminuant ainsi l’effet du champ électromagnétique à haute fréquence. Si la couche de blindage électromagnétique est mise à terre, elle remplit également une fonction de blindage électrostatique. En d’autres termes, en utilisant un matériau métallique bien conducteur pour former une couche de blindage électromagnétique, on peut obtenir à la fois un effet de blindage électromagnétique et un effet de blindage électrostatique. 2. Isolation Lorsque les circuits de mesure de signaux et les sources de signaux des systèmes de contrôle automatisé et des instruments sont mis à la terre aux deux extrémités, il est facile de créer des courants de boucle, ce qui provoque des interférences. C’est alors qu’il est nécessaire d’employer une méthode d’isolement ; en particulier, lorsque le dispositif automatique contient des circuits mixtes analogiques et numériques, à haute et basse tension, il faut isoler chaque partie du circuit, ce qui permet également de réduire la dérive et d’assurer une protection sécurisée. L’isolateur de signal, également appelé conditionneur de signal, transforme les signaux de courant ou de tension entrants, monophasés ou biphasés, en signaux de courant ou de tension sortants isolés, tout en améliorant l’isolement électrique entre l’entrée, la sortie et l’alimentation. L’article « Indicateurs de performance pour les isolateurs de signal de haute qualité » présente en détail les isolateurs de signal. http://yunrun.com.cn/upload/201605/31/201605312135186620.jpg 3. Filtrage Le filtrage est un moyen efficace pour supprimer les interférences en mode série ou celles qui résultent de la transformation des interférences en mode commun en signaux alternatifs en mode série. Il s’agit d’insérer, en fonction de la plage de distribution des fréquences du signal et du bruit, des filtres dans le canal de transmission du signal afin d’éliminer ou d’atténuer autant que possible le bruit, ce qui permet d’améliorer le rapport signal/bruit et de réduire les interférences. Malgré les diverses mesures de suppression des interférences mentionnées ci-dessus, si des signaux d’interférence alternatifs résiduels persistent, on peut s’appuyer sur la filtration pour les éliminer. 4. Flottement : Le flottement est une mesure efficace pour lutter contre les interférences de mode commun. Isoler complètement les fils de signal et les circuits des dispositifs automatiques avec un matériau isolant, afin qu’ils ne touchent pas la coque métallique mise à la terre ; c’est ce qu’on appelle « mise à la masse ». Un circuit entièrement aérien ne peut pas générer de courant, même en présence d’une tension en mode commun. Que la résistance des deux fils d’entrée par rapport à la terre soit symétrique ou non, cela n’aura pas pour effet de transformer les interférences en mode commun en interférences en mode série ; de plus, un signal purement en mode commun ne perturbera pas le fonctionnement normal des systèmes de contrôle automatisés et des instruments (dans certaines limites). Il s’agit de mesures anti-interférence prises pour empêcher la conversion. En essence, le principe de l’isolement par suspension aérienne et celui de l’isolement par transformateur, ainsi que de l’isolement optoélectrique, sont identiques : il s’agit tous de trouver un moyen de couper la voie des signaux en mode commun. Pour les circuits passifs (tels que les potentiomètres électroniques associés à des thermocouples et les instruments à bobine mobile), on parvient à un état de suspension en isolant le circuit de mesure, de sorte qu’il ne soit pas en contact avec un conducteur de terre. Mais les circuits actifs tels que les amplificateurs sont plus compliqués, car ils nécessitent une alimentation électrique. L’alimentation électrique provient souvent du réseau électrique, qui est lui-même mis à la terre. La solution consiste à utiliser un transformateur d’isolement pour laisser en suspension le enroulement secondaire qui alimente l’amplificateur. 5. Résistance aux interférences des fils de signalisation : Les signaux électriques des dispositifs d’automatisation des processus thermiques sont de faible tension et de faible courant ; compte tenu de la charge sur les fils, une grande section transversale n’est pas nécessaire. Cependant, la transmission des signaux de contrôle industriel s’effectue sur de longues distances et dans des conditions environnementales difficiles. Afin d’obtenir une résistance faible des fils de signalisation et une résistance mécanique suffisante, on utilise généralement des fils multipaires dont la section transversale est d’au moins 1 mm². L’avantage des fils multiples est qu’ils sont souples et faciles à plier. Conformément aux exigences de résistance aux interférences. On peut utiliser du câble torsadé, du câble parallèle, du câble blindé ou du câble coaxial. Du point de vue de la réduction des interférences, la mesure la plus fondamentale est de placer les lignes de signal loin des lignes d’alimentation. Dans un conduit de câbles, ils doivent inévitablement être installés ensemble ; il faut donc les faire passer de part et d’autre du conduit, ou les disposer en deux couches, avec une plaque métallique de mise à la terre entre elles afin d’assurer l’écranage. En l’absence de blindage, la distance entre les deux types de conducteurs ne doit pas être inférieure à 15 cm ; il est préférable qu’elle soit supérieure à 60 cm. Si des fils passent dans un conduit, il est strictement interdit d’y faire passer à la fois des fils de signalisation et des fils d’alimentation. Il convient de noter en particulier que les tuyaux métalliques ne fournissent une protection contre le champ électrique que s’ils sont mis à la terre, et seuls les tuyaux en fer peuvent bloquer les interférences magnétiques. Dans le câble torsadé, les boucles de fil formées par les deux fils étant très petites et alternant dans des directions opposées, les forces électromotrices induites par les perturbations électromagnétiques à l’intérieur de chaque paire torsadée peuvent s’annuler mutuellement en raison de leurs directions différentes. En ce qui concerne la capacité du câble coaxial à résister aux interférences, en particulier pour la transmission des signaux à haute fréquence, il présente des avantages plus marqués par rapport à d’autres types de conducteurs. 6. Réduction des interférences causées par les thyristors : Les thyristors sont de plus en plus utilisés dans le contrôle automatique, mais ils constituent une source importante d’interférences parmi les composants électroniques industriels. Lorsque les thyristors sont déclenchés pour s’ouvrir ou se fermer, cela provoque des variations brusques de la tension et du courant, ce qui génère des ondes de perturbation dans le réseau d’alimentation. Ces perturbations ont un effet négatif sur les systèmes de contrôle automatisé et les instruments de mesure. Afin de prévenir ou de réduire cet effet néfaste, il est nécessaire de connecter en parallèle aux deux extrémités de la charge du thyristor un circuit RC constitué d’une résistance et d’un condensateur en série. 7. Atténuation des interférences dues aux contacts électriques Lorsque les contacts des interrupteurs et des relais se déconnectent d’une charge inductive, un haut voltage instantané inverse se crée en raison d’un taux de variation très élevé du courant ; généralement, en quelques microsecondes, ce haut voltage atteint 10 à 20 fois la tension d’alimentation. Cela crée des étincelles sur les contacts du relais, ce qui non seulement érode la surface des contacts, mais provoque également des interférences électromagnétiques, ce qui est très préjudiciable. À cette fin, on peut mettre en place un circuit d’extinction des arcs aux contacts électriques, qui protège les contacts, prolonge leur durée de vie et réduit les signaux parasites. Le circuit d’extinction d’arc le plus couramment utilisé est représenté ci-dessous : un circuit RC en série avec des contacts électriques en parallèle. Lorsque la source d’alimentation est en courant continu, après que K soit ouvert, il n’y a plus de courant dans L, et la tension de la source charge le condensateur C. Au moment où K est connecté, la résistance R empêche le courant de décharge de C d’être trop élevé ； Au moment où K est déconnecté, la tension induite charge C via R, ce qui fait que le courant diminue plus lentement et protège également les contacts contre l’arc électrique. 8. Mise à la terre : La mise à la terre est également un moyen important de lutter contre les interférences. Cependant, une mauvaise mise à la terre non seulement n’a aucun effet anti-interférence, mais peut même renforcer les interférences. Comme le montrent les trois circuits ci-dessous, leurs masses respectives sont connectées à une masse commune. En raison de la résistance de cette masse commune, des courants de masse différents apparaissent dans les résistances de masse r1, r2 et r3. La chute de tension ainsi générée perturbe les autres circuits, ce qui crée un chemin de perturbation pour l’impédance commune. http://yunrun.com.cn/upload/201605/31/201605312137576294.png http://yunrun.com.cn/upload/201605/31/201605312138273045.png Plusieurs circuits mal mis à la terre. Mode correct de mise à la terre pour plusieurs circuits. Une bonne mise à la terre doit garantir que la résistance de mise à la terre de tous les circuits soit indépendante, de sorte que, quel que soit le courant de terre de chacun, cela n’affecte pas les autres circuits. On voit que les points de terre peuvent être partagés, tandis que les câbles de terre ne le peuvent pas ; telle est la règle de la mise à la terre. En supposant que le signal de sortie du circuit 1 alimente le circuit 2, qui à son tour envoie le signal au circuit 3, il est alors nécessaire de rassembler les contacts en un seul endroit, et non de les disperser en trois lieux différents