聽(tīng)不到的噪聲可能是大的問(wèn)題

*，車(chē)間是一個(gè)非常嘈雜的地方：噪聲性聽(tīng)力衰減是常見(jiàn)的職業(yè)病之一。但受噪聲影響的不光是車(chē)間工作人員，傳感器和通信系統也會(huì )受到電子噪聲的影響。隨著(zhù)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（iiot，也稱(chēng)工業(yè)4.0）時(shí)代的來(lái)臨，這種情況會(huì )越來(lái)越常見(jiàn)。 為什么電子“聽(tīng)力衰減”的現象會(huì )呈上升趨勢？因為iiot是通過(guò)大數據分析來(lái)提供行業(yè)專(zhuān)家所說(shuō)的“可操作的見(jiàn)解”，從而提升運營(yíng)效率、節省成本和預測故障。收集大量數據并存儲到云端是通過(guò)添加數千個(gè)敏感傳感器完成的，這樣就可以監視工業(yè)流程，當然這些傳感器還必須能在非定制環(huán)境下穩定地運行。 emc和互聯(lián)工廠(chǎng) 維基百科對電磁兼容性（emc）的定義為：“在電學(xué)中研究意外電磁（em）能量的產(chǎn)生、傳播和接收，以及這種能量所引起的有害影響。比如電磁干擾（emi）或對作業(yè)設備造成物理?yè)p壞”。emc的影響主要分為兩部分，即電磁干擾（產(chǎn)生不需要的電磁能量）和電磁敏感度（指設備受電磁能量影響的程度）。根據傳播方式（輻射或傳導），它們還可以分為四個(gè)不同的研究領(lǐng)域，產(chǎn)生四組問(wèn)題。

是什么讓工廠(chǎng)成為了電磁噪聲重災區？

在低功耗、低電壓模擬和數字技術(shù)發(fā)展之前的數年甚至是幾十年前所建立的工廠(chǎng)中，往往會(huì )混用多種有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)傳感器和通信網(wǎng)絡(luò )。而如今的設備通常需要1v或更低電壓的電源，因此可能會(huì )受到電源和地線(xiàn)中的毫伏級電壓干擾。由于工廠(chǎng)在初設計時(shí)，設計人員無(wú)法預見(jiàn)iiot會(huì )廣泛采用低功耗無(wú)線(xiàn)設備，因此并未重視將電磁干擾降至ghz以?xún)?，也就出現了現在這種糟糕的局面。

一般來(lái)說(shuō)，工廠(chǎng)中都會(huì )有許多機器，其中有些會(huì )導致低功耗無(wú)線(xiàn)設備出現emc問(wèn)題。例如，弧焊機可能會(huì )引起輻射干擾和傳導干擾：輻射射頻（rf）能量來(lái)自于弧脈沖，傳導能量來(lái)自于電源和地線(xiàn)的電壓諧波和波動(dòng)。同時(shí)，其他機器可能也會(huì )遭受電磁干擾，導致運行受到影響。

一些適用的emc標準

正如您所料，在意識到一臺嘈雜的設備能夠對周?chē)h(huán)境產(chǎn)生極大影響后，各國政府紛紛制定了限制emc干擾的標準。美國聯(lián)邦通信委員會(huì )（fcc）針對電信設備設置了低合規標準，法規的第15部分規定了防止有害射頻干擾所需的干擾測試。

歐盟頒發(fā)的r&tte指令99/5/eg適用于所有無(wú)線(xiàn)電控制產(chǎn)品。加拿大工業(yè)部也規定了無(wú)線(xiàn)電設備合規的一般要求（rss-gen），其他國家和地區也都有類(lèi)似的法規。

監管機構針對每類(lèi)emc都會(huì )頒發(fā)相應的標準，包括允許的噪聲級別和批準的測試流程。政府機構通常要求公司在發(fā)布新產(chǎn)品之前，根據相關(guān)標準進(jìn)行測試和認證。

不同的標準在電工委員會(huì )（iec）等標準主管部門(mén)的授權下，可用于不同的行業(yè)。對于工業(yè)設備，iec 61000-6-2規定的emc抗擾度對于iec61000-6-4 來(lái)說(shuō)卻是常規干擾級別。很多應用都有它們自己的標準：例如，iec 60974-1特別適用于弧焊機電源，而iec 60974-10則規定了弧焊機emc要求。

emc和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )

雖然工業(yè)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )已有幾十年的歷史，也使用以太網(wǎng)和can（控制器局域網(wǎng)絡(luò )controller area network）等標準，但隨著(zhù)低成本、低功耗無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的崛起，構建iiot工廠(chǎng)也越來(lái)越方便了。下面是工業(yè)應用采用無(wú)線(xiàn)解決方案的幾點(diǎn)原因：

更出色的移動(dòng)性，能夠移動(dòng)設備并輕松連接智能手機和平板電腦

無(wú)需昂貴的線(xiàn)纜

快速方便的安裝和調試，尤其是遠程或不方便操作的位置

更出色的靈活性和遠程更新能力

設備能夠輕松集成到網(wǎng)絡(luò )

在過(guò)去十年間，已制定了多個(gè)用于互聯(lián)工廠(chǎng)的無(wú)線(xiàn)標準。下表列出了一些主要的標準以及它們在 iiot中的應用： 

iiot架構師們尤為鐘愛(ài)基于ieee 802.15.4的網(wǎng)絡(luò )，因為這類(lèi)網(wǎng)絡(luò )更適合iiot傳感器節點(diǎn)的小數據包和低更新速度。另一方面，802.11 wlan設備必須能夠適應視頻流等應用，從而大大增加了復雜度和功耗。

很多無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品都能在一個(gè)器件中處理一個(gè)或多個(gè)iiot協(xié)議。例如，texas instruments提供的cc2630無(wú)線(xiàn)微控制器單元（mcu）具備6lowpan、zigbee和ti自己的simplelink功能。

此器件屬于cc26xx系列中高性?xún)r(jià)比的超低功耗2.4-ghz rf器件。cc2630包含運行頻率為48 mhz的32位arm cortex-m3處理器內核，以及搭載arm cortex-m0的rf塊。其中內置的超低功耗傳感器控制器，能夠在系統休眠模式下與外部傳感器交互并收集模擬和數字數據，使得該器件成為了iiot低功耗遠程傳感器節點(diǎn)應用的理想之選。