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
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

* ]3 w, b( V+ z2 a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
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
0 C6 R/ O3 @; x/ S5 w8 J/ h2 }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
- V& v% M5 Y/ x! r, S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( e4 d* R* H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。
  Q5 s+ Y! V0 n$ u1单片机测控 系统接地的作用与种类
1.1 接地作用
  ~  C8 m: Q6 l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
3 p' ?3 L: V% I2 v- G* Y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
2 O' @! g: m5 _* N& ~1 ?& G' D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，
8 ]  ^5 X+ _* o: z# P, C# C' k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
+ _( `  _" k- W3 r8 I/ m( Q1 N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
/ f$ Q* F% J% y9 H9 R% r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
  k( c3 B# N& Y7 K' Q% ]7 B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
8 r+ H; N9 U/ c0 j1 W7 W6 T立一个基准电压,以保证测控系统稳定、正常工作。
8 U" O! h- v1 L/ ~1.2接地的种类
- t/ P: m# F' }5 {  w一个单片机测控系统的硬件常包括电源、数字器件、模拟器
; o' K1 Y/ W" n, P( Q0 K9 E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:
. N' i: `$ V& z0 ~1 [/ B' G(1)安全保护地:是指测控系统金属外壳的接地。
0 P6 L' _5 D/ `% C/ G6 b7 ](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)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
+ t$ z) h& A7 E9 d/ p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。
上述6种,第(1)(2)种必须接大地电位,第(3)种接电力系统
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。
2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
3 p- T( L6 y9 s6 B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，
5 }* @5 U2 E+ Q0 E3 p0 K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
" _( q7 [* _# y  N二种是电工的接零系统，企业通常是10/0. 38kV配电方式，配电
+ B6 {8 c: w* p+ O. G& Y( F) E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
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
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
* N5 ^9 _* e; @* j; k3 b6 i3 V+ j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
0 B% f; X$ r0 T) v) F例,谈谈有关实用的接地设计。
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