单片机测控系统接地技术的探讨

金色传说

- m( B4 B) H0 W" N6 s! N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
% _4 d$ E4 r+ o- m1 O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

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
/ K7 e8 e5 y& E; n$ q4 h; {! w/ }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，.
' _0 b* B1 L& U. W, {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
& W& @# @* x0 N. o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
% t' u, B5 P+ Q3 N* }- T( x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。
1单片机测控 系统接地的作用与种类
" \4 h7 y+ ~4 r/ a1.1 接地作用
) c$ a) X- b& j& {' p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
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，
, ]; }+ I! f+ |( ]- q) H; Q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
) |2 `% ?6 `; E6 I: K' s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
2 O/ h9 `& E- x4 r1 ^/ s- _& q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
4 ?$ l4 W9 |8 X* L$ p& Z  u! K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
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。
% w, O& {! a4 k' j2 H) N1.2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
+ c- Y0 ?7 O9 X1 h4 P; a" M3 ?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
, A' B8 f. h! C" ~# k0 M) T8 p3 F来,基本的接地有以下几种:
2 ~  e+ z2 Z5 R9 |; M% |7 l; [5 T( b(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。
! f  l  S8 V6 k; O' L  s* r(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 D% k( P- i( A(5)模拟地:模拟器件(如放大器、A/D转换器、比较器等)的
+ |7 b6 l/ D4 G$ D! _零电位参考点。
1 @* A& @9 I. o# v1 F(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
! P0 Y9 e) ?4 P, g; [/ l的零线,第(4)(5)(6)种统属于系统地(也叫工作地),又称参考地，
: H' ?$ E/ U* q8 G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。
8 g5 I4 j$ t9 z3 d2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
) Z* k$ u* _( C, d% @! A; A; b; I6 m- r: N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
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，
; h" w2 H+ Y* Q/ v$ N" 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
二种是电工的接零系统，企业通常是10/0. 38kV配电方式，配电
$ b( }% x5 W( W' T; [# {# D! q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
& M) u8 ^: G9 w; Q1 p9 l& q5 z# H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
3 n8 N6 F2 s" K" f7 ?/ e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。

7 ^5 G- X0 U9 ]" o( D% ~附件下载：
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