单片机测控系统接地技术的探讨

金色传说

摘要:单片机测控系统中,接地是抑制噪声、防止干扰及确保人身及设备安全的重要环节。本文结合工控现场的接地系统,提出了测控
2 a6 l3 h' A3 k* S- G* s系统保护接地的方法及多种接地抗干扰的有效措施。

关键词:接地技术  抗干扰  单片机  测控系统

& u1 W& [8 i6 m运行于工业现场的单片机测控系统，通常处在较恶劣的环境
. G6 x0 ]! ?. @& a7 x4 C) v* V中,各种干扰不断人侵计算机,使得测控系统的可靠性和稳定性大
大下降,严重时甚至使之运行失常乃至瘫瘓。可见,抗干扰的设计
) U  y8 z* Z4 Y% J) s始终是微机应用的一-个重要 研究课题。实际上,不同的工控现场，.
* o6 ?6 q, R" X, P其干扰源有较大的差异,但有一种干扰源基本上是相同的,那就是
地线的干扰。实践证明,接地技术是抗干扰中的重要环节之- -。本
& `8 o. Y0 D7 p2 p3 [/ T文结合工控现场的接地系统及单片机测控系统的接地种类和要
求,简述了接地的作用,指出了现场与测控系统二者地线的正确连
接方法,并提出了地线抗干扰的各种有效措施与建议。
# x8 \$ Y0 F3 n1单片机测控 系统接地的作用与种类
+ K" d0 S0 c. v; U9 v! d% k2 T1.1 接地作用
单片机测控系统接地的作用基本有三点:第一,是为了给计算
机接地的故障电流提供一个低阻抗的人地通道，以防止人身触电
1 f6 P; J( B  H伤亡和设备损坏事故。例如，若测控系统的电源线与外壳短路时，
" N( Z3 P1 m9 X+ e2 o8 l机壳上会出现危险的高电压;又如,在雷电直击机房或感应高电压
沿电源线进入单片机系统时也可能在机壳上引起高电压，这些情
7 E# ^6 ~8 D/ B( x- x5 X况都可能危及操作人员和设备的安全。第二，消除各电路电流流
经一个公共地阻抗时所产生的噪声电压，避免受磁场和地电位差
8 |7 L5 G! D1 ?$ W. v( d的影响,即不使其形成地环路,抑制干扰。第三,给单片机系统建
立一个基准电压,以保证测控系统稳定、正常工作。
& J4 k. A% N& t, j0 Y1.2接地的种类
一个单片机测控系统的硬件常包括电源、数字器件、模拟器
件功率器件等,它们都有各自的接地引脚,加上安全防护,归纳起
" u! u7 O* `) ]0 \来,基本的接地有以下几种:
(1)安全保护地:是指测控系统金属外壳的接地。
, k% [' y- G8 P0 r  e(2)屏蔽地:为防止电磁辐射的接地。
(3)交流地:交流地的零线,应与保护地严格区别开。
4 C% b' z2 V/ y. g* |(4)直流地:直流电路的“地”,零电位的参考点。
(5)模拟地:模拟器件(如放大器、A/D转换器、比较器等)的
  v# P7 S0 }8 d- s零电位参考点。
(6)数字地(也叫逻辑地) :是数字电路的零电位参考点。
! k+ F3 V* c' e上述6种,第(1)(2)种必须接大地电位,第(3)种接电力系统
; \9 T) ^) ?5 H8 J! F, L( j( B的零线,第(4)(5)(6)种统属于系统地(也叫工作地),又称参考地，
它可以是大地电位,也可以不是大地电位,仅是零电位的参考点。
' `& R/ g7 G  J# |( D4 z6 C$ j2工控现场 与测控系统相关的接地系统
# m5 Z! |9 w3 N1 R: s( G中小型企业一般在大地下敷设了二种彼此独立的人工接地
3 U; e5 i, k( n9 Q- g体。第一种是防雷接地,根据被保护的设备等级性质的不同,常采
3 d4 k. M! O- z* Z; g" n用避雷针、避雷带等与下导体组成防雷系统,- -些中小企业多采用
避雷带,即在厂房的楼顶四周用钢材围栏与楼房的整块钢筋焊接，
+ i# r7 |7 A$ Y; B, v9 p/ s作为防雷接地装置，这部分实际上在厂房土建施工时已完成。第
2 `/ D+ E9 S: x6 d# T9 c二种是电工的接零系统，企业通常是10/0. 38kV配电方式，配电
变压器的低压侧为Y接法，变压器的中性点必须接大地，且接地
电阻要求≤40。电工的保护接地,此企业没有单独设置,而是与电
9 o! ]/ w1 E# _( m* q工的接零共用，它从电工接零系统的接地体中引出一地排线作保
  g- ^3 F9 E, p6 \. S8 t5 @护接地用(即L)。见图1所示。
以上的电工接地和单片机的接地往往都不是单一使用的，而
  j$ g! w' |( ]/ F$ A4 W* H是要正确连接才可以保证单片机系统的正常工作和设备安全。下
4 s$ |6 W& U& _1 u0 O2 h: _% r: H面针对笔者设计的单片机测控系统(下位机)与现场的电工接地为
9 P5 S% k* X; o$ }例,谈谈有关实用的接地设计。
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