单片机测控系统接地技术的探讨

金色传说

# A& K$ D7 v* X5 N" U. b! w2 y: B# D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
系统保护接地的方法及多种接地抗干扰的有效措施。
1 R: C1 y) G# ]  G: a$ q# l
, E2 T& [4 R6 X关键词:接地技术  抗干扰  单片机  测控系统
2 f: `' P' o) |4 I% K" B5 _$ I
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
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
' r; C# s; g4 Z6 F% l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
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，.
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
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
! S- m$ O7 h8 y+ K& w% u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
8 I# Z! v& k9 m3 d接方法,并提出了地线抗干扰的各种有效措施与建议。
1单片机测控 系统接地的作用与种类
1.1 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
* M2 W  f9 `. g, K' ~- }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，
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
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
; Q) M7 v" {; `5 P2 Z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
* m0 r7 ^! r: T立一个基准电压,以保证测控系统稳定、正常工作。
( C- E8 T: T2 `  f4 _1.2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
6 U, {. _! y- O, P: r7 m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
来,基本的接地有以下几种:
) M& C# Y. ~  M; u% P(1)安全保护地:是指测控系统金属外壳的接地。
(2)屏蔽地:为防止电磁辐射的接地。
+ J% w3 m/ A+ d" D% H3 t+ v(3)交流地:交流地的零线,应与保护地严格区别开。
$ G* ], n6 E/ X% W2 H; A5 g4 ]( z(4)直流地:直流电路的“地”,零电位的参考点。
! H# m+ K5 e  I6 Y& S(5)模拟地:模拟器件(如放大器、A/D转换器、比较器等)的
/ p$ A& u  y5 M: \  i零电位参考点。
2 H$ _" S: p& f) ?8 K  a. t0 P% R+ {7 F9 o(6)数字地(也叫逻辑地) :是数字电路的零电位参考点。
' |7 s8 d' c9 o  M2 G% w' b8 h上述6种,第(1)(2)种必须接大地电位,第(3)种接电力系统
/ p# n! C  A; V% U7 m& 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。
3 b  t$ K. }  b  \- J' P5 {; L. Q5 p2工控现场 与测控系统相关的接地系统
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
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
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
, P3 r! E7 |, c" s5 o& D, X+ Y9 e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，
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
二种是电工的接零系统，企业通常是10/0. 38kV配电方式，配电
1 P/ ?# z' t3 s" }1 E: R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
" V8 h3 q5 Q6 ?4 W% `+ G7 [8 X4 ]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
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
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
9 `. q7 g4 c; m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
* q7 p& P  n# {# o8 \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
例,谈谈有关实用的接地设计。

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