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干渉が生じる条件やその抑制方法に関する科学的分析を通じて、自動制御システムや計測器が信号の干渉に対処するために用いる、シールド、絶縁、フィルタリング、アースレス化、信号線の干渉対策、サイリスタ干渉対策、リレー干渉対策、およびアースングという8つの干渉対策について詳しく解説している。 干渉信号が自動制御システムや計器に影響を与えるためには、3つの条件が必要である。すなわち、干渉源が干渉信号を生成すること、干渉信号に敏感な受信回路があること、そして干渉信号の受信回路同士を結ぶ結合経路があることであり、これらのうちいずれか一つでも欠けていると、電子装置への干渉は生じない。干渉問題を解決する際には、まず干渉源、受信回路の性能、そして干渉源と受信回路との間の結合方式を明らかにし、それに基づいて適切な対策を講じて干渉の影響を抑制しなければなりません。 干渉を抑制する原則 上記の分析に基づき、干渉を抑制する原則は以下の通りです：1、電力線や信号線などの干渉源を排除または抑制する、例えば隔離したり離れた場所に配置したりする。 2、破壊干渉経路。「回路」の形で侵入する干渉に対しては、自動制御システムや計測器自体に対して、絶縁トランスや光電カプラを用いて特定の干渉経路を遮断するなどの対策を講じる；「場」として侵入する干渉に対しては、通常、シールド措置が講じられる。 3、受信回路（干渉対象）の干渉に対する感度を低下させる。入力インピーダンスが高い回路は低い回路よりも干渉を受けやすく、アナログ回路はデジタル回路よりも耐干渉性に劣る。 設置においては、干渉源が他の回路に与える影響を抑えることが最も効果的な対策ですが、状況の制約やコストが高すぎるといった理由で、実現が難しい場合もあります。この時、干渉を受けている弱い信号回路や自動制御システム、計器に対して保護措置を講じ、ノイズ耐性を高める必要がある。 干渉対策 1、シールド シールド技術は、主に電磁誘導による自動化システムや計器への干渉を抑制するものです。それは、銅やアルミニウムなどの低抵抗材料や磁性材料を用いて、部品、回路、組立品、伝送線などを覆うことで、内部と外部の電磁的な干渉を遮断するものです。シールドには、静電シールド、電磁シールド、低周波磁気シールド、駆動シールドが含まれる。 1.1 静電遮蔽 静電場の作用により、導体内部には電力線がなく、すなわち各点が等電位となる。したがって、導電性に優れた金属をシールドボックスとして使用し、それを接地する。内部の電力線が外部に漏れ出さず、同時に外部の電力線も内部に影響を与えないようにするためです。 静電遮蔽は静電場の影響を防ぎ、寄生分布容量の結合によって2つの回路間に生じる干渉を除去または弱めることができる。 1.2 電磁シールド 電磁シールドとは、導電性に優れた金属材料をシールド層として使用し、高周波の干渉電磁場がシールド内で渦電流を発生させることを利用し、その渦電流によって高周波の干渉磁場のエネルギーを消費させることで、高周波電磁場の影響を弱めるものです。 電磁シールド層を接地すると、静電気シールドの効果も得られる。つまり、導電性に優れた金属材料を接地用の電磁シールド層として使用することで、電磁シールドと静電シールドの両方の効果を発揮できるのです。 2、絶縁 自動制御システムと計器の信号測定回路および信号源が両端で接地されている場合、ループ電流が容易に発生し、干渉を引き起こす。この場合は絶縁手法を用いる必要があり、特に自動装置にアナログとデジタル、高圧と低圧の混合回路が含まれている場合は、回路の各部分を絶縁することが不可欠であり、それによってドリフトの抑制や安全保護の役割も果たすことができる。 信号アイソレータは信号調整器とも呼ばれ、入力された1系統または2系統の電流または電圧信号を、絶縁された電流または電圧信号に変換して出力するとともに、入力側、出力側、および電源間の電気的絶縁性能を向上させます。「高品質信号アイソレータの性能評価指標」という記事では、信号アイソレータについて詳しく解説しています。 http://yunrun.com.cn/upload/201605/31/201605312135186620.jpg 3、フィルタリング フィルタリングとは、ストリームモード干渉を抑制したり、コモンモード干渉がストリームモードの交流信号に変換されるのを防ぐための有効な手段です。これは、信号とノイズの周波数分布範囲に基づき、対応する周波数帯域のフィルターを信号伝送チャネルに挿入し、ノイズを除去または可能な限り減衰させることで、信号対雑音比を向上させ、干渉を抑制する目的を達成するものです。前述の各種ノイズ対策を施してもなお残留する交流ノイズ信号がある場合は、フィルタリングによって除去することができる。 4、浮遊 浮遊は共模干渉に対する有効な対策です。信号配線と自動装置の回路を完全に絶縁材料で空中に浮かせ、接地された金属ケースに触れないようにすることを、「フローティング」と呼びます。完全に浮遊した回路では、共模電圧が存在しても電流は流れない。2本の入力ワイヤーの対地抵抗が対称であろうとなかろうと、コモンモードノイズはシリアルモードノイズに変換されることはない。また、純粋なコモンモード信号は（一定の範囲内では）自動制御システムや計測器の正常な動作を妨げることはない。これは変換を防ぐ観点から講じられる干渉対策です。 本質的に見ると、フローティングとトランス絶縁、光電絶縁の出発点は同じで、どちらもコモンモード信号の伝達経路を断つことを目的としている。受動回路（熱電対と組み合わせた電子電位差計や動線形計器など）の場合、測定回路を浮かせて接地導体に接触させないようにすれば、浮遊状態が実現される。しかし、アンプなどのアクティブ回路はやや面倒で、電源が必要です。電源は多くの場合、送電網から供給され、その送電網は接地されている。解決策は、トランスを用いて絶縁し、アンプに電力を供給する二次巻線を浮遊させることです。 5、信号導線の抗干渉性 熱工プロセス自動化装置の電気信号はすべて低電圧・小電流であり、導線の負荷を考慮すると、大きな断面積は必要ない。しかし、工業制御信号の伝送距離が長く、環境が厳しいためです。信号線の抵抗を小さくし、十分な機械的強度を持たせるために、通常は断面積が1mm2以上の多芯導線が使用されます。多芯導線の利点は、柔らかく曲げやすいことです。干渉対策の要件に基づき。ツイストペア線、平行線、シールド線、または同軸ケーブルを使用できる。 干渉を減らす観点から、最も根本的な対策は信号線を動力線から離すことです。万が一、これらを同じケーブル溝内に敷設せざるを得ない場合は、溝の両側に別々に配線するか、2層に分けて配置し、その間に接地用の金属板を設置してシールドする必要がある。シールドなしの場合、2種類の導線間の距離は15cm未満であってはならず、できれば60cm以上離すことが望ましい。配線が管内を通る場合、信号線と電力線を同じ管に通すことは絶対に許されない。 特に注意すべき点は、金属管は接地された場合にのみ電界を遮断する効果があり、磁場の干渉を遮断できるのは鉄管のみだということです。ツイストペアでは、2本の線が形成するループが極めて小さく、さらに逆方向に交互になっているため、各ねじれ部分で発生する誘導起電力は方向が異なり、互いに打ち消し合うことができる。同軸ケーブルのノイズ耐性については、特に高周波信号の伝送において、他の導線と比べてより顕著な優位性がある。6、サイリスタによるノイズの抑制 サイリスタは自動制御においてますます広く利用されているが、工業用電子機器においては大きなノイズ源となっている。 サイリスタがトリガーによって導通または遮断されると、電圧や電流に急激な変化が生じ、供給ネットワークに干渉波が発生します。この干渉波は、自動制御システムや計測器に悪影響を及ぼします。このような有害な影響を防ぐか軽減するために、サイリスタの負荷両端に抵抗とコンデンサを直列に接続したRC回路を並列に接続する必要がある。 7、電気接点干渉の抑制 スイッチやリレーの接点がインダクティブ負荷を切断する際、電流の変化率が非常に大きくなるため逆方向の瞬間的高電圧が発生し、通常は数マイクロ秒のうちにこの高電圧は電源電圧の10～20倍に達する。それによってリレーの接点でスパークが発生し、接点の表面が侵食されるだけでなく、電磁波干渉も引き起こされ、非常に有害です。このため、電気接点のアーク消去回路を設置することで、接点を保護しその寿命を延ばすとともに、干渉信号を抑制することができる。 最も一般的に使用されるアーク消去回路は下図の通りで、RC直列回路とu接点が並列に接続されている。電源が直流の場合、Kを切るとLには電流が流れず、電源電圧がコンデンサCを充電する。Kが接続された瞬間、抵抗RによってCの放電電流が過大になるのを防ぐ；Kが切断される瞬間、誘導電圧がRを介してCを充電し、その結果電流の減少が遅くなり、接点がアークを発生するのも防がれる。 8、アースング アースングも干渉対策の重要な手段ですが、誤ったアースングは干渉を防ぐどころか、かえって干渉を悪化させてしまいます。下図に示す3つの回路では、それぞれのグラウンド線が共通のグラウンド線に接続されている。共通のグラウンド線には抵抗があるため、グラウンド抵抗r1、r2、r3に異なるグラウンド電流が流れ、生じる電圧降下が他の回路を妨害する。これが共通インピーダンスによる干渉経路となる。 http://yunrun.com.cn/upload/201605/31/201605312137576294.png http://yunrun.com.cn/upload/201605/31/201605312138273045.png 複数の回路が誤って接地されている。複数の回路の正しい接地方法。正しい接地とは、すべての回路の接地抵抗が互いに独立していることであり、そうすれば各回路の地絡電流がどのようであっても、他の回路には何の影響も与えない。接地点は共有できても接地線は共有できない、これが接地の原則である。回路1の出力信号を回路2に供給し、回路2がその信号を回路3に送るという場合、接点は一か所にまとめなければならず、3つの異なる場所に分けて設置することはできない