單片機(jī)測控系統(tǒng)中的電氣隔離技術(shù)

秦譽(yù)

摘要：現(xiàn)如今，我國是網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的新時期，在各行各業(yè)中，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，單片機(jī)是用芯片收集制成的一種電路集合部件，這種設(shè)計部件多使用于電器設(shè)備中，這種芯片將多種存儲器和各種功能性系統(tǒng)集成在一塊硅片上，系統(tǒng)聯(lián)合協(xié)調(diào)作用，形成一個雖小卻很完善的微型計算機(jī)類系統(tǒng)。單片機(jī)類型有很多，根據(jù)他們的不同發(fā)展情況和應(yīng)用角度一般可以分為總線型或非總線型、專用型、通用型等芯片類型。即使是使用類型不同，所有的單羥基其原理都是相同的，通常來說要想深刻學(xué)習(xí)了解計算機(jī)的工作原理和組裝程序，熟悉單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和組裝則是工作首選。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);測控系統(tǒng);電氣隔離技術(shù)

引言

在單片機(jī)工業(yè)測控系統(tǒng)中，通常要引出一些開關(guān)量的輸出控制，所有這些測控動作都要和強(qiáng)電系統(tǒng)聯(lián)系在一起。因而，強(qiáng)電控制電路必將會對單片機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，以致使單片機(jī)測控系統(tǒng)不能正常工作。強(qiáng)電控制電路與單片機(jī)工業(yè)測控系統(tǒng)共地，是引起干擾的重要原因。消除這些脈動干擾的方法是：使單片機(jī)弱電部分的地和強(qiáng)電控制電路的地隔開，不讓他們有直接電氣上的禍合通路。基于單片機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計的實際問題，把電氣隔離應(yīng)分兩個方面進(jìn)行，即開關(guān)量的輸出隔離和模擬量的輸人隔離。

一、單片機(jī)測控系統(tǒng)的主要功能特征

單片機(jī)是測控系統(tǒng)中的核心部分，它對于單片機(jī)數(shù)據(jù)的處理能力很強(qiáng)，而且能夠最大程度降低測控系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的系統(tǒng)及隨機(jī)誤差。考慮到隨機(jī)誤差會出現(xiàn)在每一次測量過程與結(jié)果當(dāng)中，所以誤差的大小及符號特征也是無法預(yù)知和確定的。但是在經(jīng)過長期實踐測量后也發(fā)現(xiàn)，多個測量數(shù)據(jù)中所呈現(xiàn)的隨機(jī)誤差是存在統(tǒng)計規(guī)律的。利用概率統(tǒng)計理論學(xué)說，就證明了單片機(jī)測控系統(tǒng)所涉及的系統(tǒng)隨機(jī)誤差呈現(xiàn)正態(tài)分布趨向，當(dāng)多個測量值共同作用時，隨機(jī)誤差就會存在一定的相消性與對稱性，所以利用統(tǒng)計平均數(shù)值的方法來對這些隨機(jī)誤差進(jìn)行消除，當(dāng)誤差數(shù)量逐漸增大時，它的平均值一定是真值下的無偏估計值。所以在每次系統(tǒng)完成一次測量后，都要對被測數(shù)據(jù)實施多次采樣分析，并取采樣值的平均值作為參考。另外，自動校準(zhǔn)法也能夠?qū)崿F(xiàn)自動校準(zhǔn)，消解系統(tǒng)誤差。這種方法主要針對模擬信號的輸入通道來實現(xiàn)，當(dāng)單片機(jī)發(fā)出指令以后，A/D讀入校準(zhǔn)開關(guān)中的基準(zhǔn)源電壓就會被輸入，單片機(jī)測控系統(tǒng)將其作為參考標(biāo)準(zhǔn)，對系統(tǒng)中的各個分支進(jìn)行實際測量，并用該參考標(biāo)準(zhǔn)加以修正。這種修正方法是基于單片機(jī)的存儲與計算功能完成的，它的校準(zhǔn)效率高且校準(zhǔn)操作也相當(dāng)人性化。另一方面，單片機(jī)不僅僅能處理計算機(jī)測量數(shù)據(jù)，也能實施系統(tǒng)中的非線性數(shù)據(jù)及線性數(shù)據(jù)校正，因為它帶有串行與并行通信接口，這賦予了單片機(jī)測控系統(tǒng)以遠(yuǎn)程的控制與數(shù)據(jù)傳輸能力，很容易實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分布式檢測與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程測控。

二、單片機(jī)測控系統(tǒng)中的技術(shù)

（一）單片機(jī)測控系統(tǒng)中的干擾抑制技術(shù)特點

單片機(jī)測控系統(tǒng)支配構(gòu)成的供電系統(tǒng)對供電機(jī)構(gòu)具有重大意義，在供電源頭的保護(hù)上有重要意義。因此，對電子設(shè)備功能源頭保護(hù)措施的研發(fā)有提高運(yùn)行效率的實際意義。可作為干擾源模擬測試的信號發(fā)生器設(shè)備根據(jù)模擬真實工作環(huán)境和條件最大限度挖掘設(shè)備潛在隱患以及最大抗干擾能力。電源部分收到干擾的多種途徑和其他干擾源類似。實踐下多證明開關(guān)電源抗干擾設(shè)備的基本原則是弱化干擾源，在干擾傳播途徑上即使完成抗性工作，最后則是提高重要元件的抗干擾性能。開關(guān)電源的抗干擾技術(shù)已經(jīng)達(dá)到成熟。除了對系統(tǒng)源頭的監(jiān)測和抗干擾，系統(tǒng)對溫度的監(jiān)測能在模擬設(shè)計運(yùn)行周期是提供數(shù)據(jù)參考，系列單片機(jī)選用某一系列單片機(jī)作為使用微處理器，根據(jù)相匹配的溫度傳感器進(jìn)行有關(guān)溫度數(shù)據(jù)的信息收集。在模擬實驗的實際操作過程中達(dá)到的精確地環(huán)境溫度數(shù)據(jù)并且反映出工作溫度與工作時間的動態(tài)變化，最終顯示單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)工作運(yùn)行中穩(wěn)定性較高、抗干擾性較強(qiáng)。不僅如此，在信息收集后的處理器可快速地作出反應(yīng)，在單片機(jī)接受信號后驅(qū)動整個工作電路，實現(xiàn)溫度的反饋調(diào)節(jié)運(yùn)行。

（二）隔離電路相關(guān)概述

光是隔離電路得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過光的運(yùn)用，能夠有效聯(lián)系電路內(nèi)2個不存在公共參考點的信號，進(jìn)而能夠有效促使系統(tǒng)隔離的形成。電氣隔離技術(shù)，能夠充分體現(xiàn)出電氣的特性，在對電和光進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，所有信號均具有自身的獨立特性。通過電氣隔離技術(shù)，能夠有效減少不同信號之間的影響和聯(lián)系。在單片機(jī)測控系統(tǒng)運(yùn)用電力隔離技術(shù)時，一定要對系統(tǒng)兩端的電壓進(jìn)行充分考慮。在實際中，由于兩端電壓之間的差異比較大，例如單片機(jī)測控系統(tǒng)的兩端有時會分別輸出高電壓和低電壓，又因為單片機(jī)測控系統(tǒng)主要憑借信號而實現(xiàn)有效連接，在以上情況下，單片機(jī)測控系統(tǒng)內(nèi)的電流通道極易被切斷，進(jìn)而會促使電氣中光電隔離的形成，其中，對于光電中隔離出來的電路，即為光電隔離電路。通過隔離信號，能夠?qū)Ω蓴_通道進(jìn)行有效測控，針對系統(tǒng)和測控裝置，主要依托信號得以有效聯(lián)系，在以上過程中，并未產(chǎn)生電路聯(lián)系，主要采用以下隔離方法，包括布線隔離、脈沖變壓器隔離、光電隔離、繼電器隔離等。

（三）基于模擬量輸入方面的電氣電路隔離

隔離電路的另一個目標(biāo)就是降低噪音對系統(tǒng)帶來的干擾。它利用隔離元件來實現(xiàn)這一噪聲干擾抑制目的。考慮到單片機(jī)測控系統(tǒng)在電氣隔離技術(shù)方面的多樣性需求，例如光電耦合器隔離、光纖隔離、直流電壓隔離等等，所以模擬量輸入將它們歸納整合統(tǒng)一叫做光電隔離輸入。該技術(shù)可以快速實現(xiàn)對系統(tǒng)控制動作狀態(tài)的反饋，使得電信號與機(jī)械觸點處于所需要的閉合與斷開狀態(tài)，形成圍繞光電隔離電路為主的光電耦合隔離電路。

結(jié)語

單片機(jī)檢測系統(tǒng)能夠根據(jù)運(yùn)行選擇基準(zhǔn)參考值，并對這一參考值進(jìn)行處理分析，將這一值設(shè)計為整個系統(tǒng)各個分支的比對測量值而運(yùn)行，這一運(yùn)行操作更加合理，并且有更高的校正效率。在當(dāng)前單片機(jī)系統(tǒng)不斷更新改進(jìn)的過程中，其抗干擾技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，為行業(yè)發(fā)展奠定了牢固的發(fā)展基石。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳凌云.單片機(jī)測控系統(tǒng)中的電氣隔離技術(shù)探索[J].黑龍江科技信息，2016（09）：143-144.

[2] 陳欣.單片機(jī)測控系統(tǒng)中的軟件抗干擾技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（16）：244-245.

[3] 盧彥興.單片機(jī)測控系統(tǒng)中的電氣隔離技術(shù)研究[J].科學(xué)與財富，2015（7）：27.

[4] 陳凌云.單片機(jī)測控系統(tǒng)中的電氣隔離技術(shù)探索[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2016（9）：143-144.

（作者單位：浙江理工大學(xué)機(jī)械與自動控制學(xué)院）