單片機測控系統中的電氣隔離技術

秦譽

摘要：現如今，我國是網絡快速發展的新時期，在各行各業中，大數據技術已經被廣泛應用，單片機是用芯片收集制成的一種電路集合部件，這種設計部件多使用于電器設備中，這種芯片將多種存儲器和各種功能性系統集成在一塊硅片上，系統聯合協調作用，形成一個雖小卻很完善的微型計算機類系統。單片機類型有很多，根據他們的不同發展情況和應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習了解計算機的工作原理和組裝程序，熟悉單片機的結構和組裝則是工作首選。

關鍵詞：單片機;測控系統;電氣隔離技術

引言

在單片機工業測控系統中，通常要引出一些開關量的輸出控制，所有這些測控動作都要和強電系統聯系在一起。因而，強電控制電路必將會對單片機控制系統產生嚴重的干擾，以致使單片機測控系統不能正常工作。強電控制電路與單片機工業測控系統共地，是引起干擾的重要原因。消除這些脈動干擾的方法是：使單片機弱電部分的地和強電控制電路的地隔開，不讓他們有直接電氣上的禍合通路。基于單片機測控系統設計的實際問題，把電氣隔離應分兩個方面進行，即開關量的輸出隔離和模擬量的輸人隔離。

一、單片機測控系統的主要功能特征

單片機是測控系統中的核心部分，它對于單片機數據的處理能力很強，而且能夠最大程度降低測控系統中可能出現的系統及隨機誤差。考慮到隨機誤差會出現在每一次測量過程與結果當中，所以誤差的大小及符號特征也是無法預知和確定的。但是在經過長期實踐測量后也發現，多個測量數據中所呈現的隨機誤差是存在統計規律的。利用概率統計理論學說，就證明了單片機測控系統所涉及的系統隨機誤差呈現正態分布趨向，當多個測量值共同作用時，隨機誤差就會存在一定的相消性與對稱性，所以利用統計平均數值的方法來對這些隨機誤差進行消除，當誤差數量逐漸增大時，它的平均值一定是真值下的無偏估計值。所以在每次系統完成一次測量后，都要對被測數據實施多次采樣分析，并取采樣值的平均值作為參考。另外，自動校準法也能夠實現自動校準，消解系統誤差。這種方法主要針對模擬信號的輸入通道來實現，當單片機發出指令以后，A/D讀入校準開關中的基準源電壓就會被輸入，單片機測控系統將其作為參考標準，對系統中的各個分支進行實際測量，并用該參考標準加以修正。這種修正方法是基于單片機的存儲與計算功能完成的，它的校準效率高且校準操作也相當人性化。另一方面，單片機不僅僅能處理計算機測量數據，也能實施系統中的非線性數據及線性數據校正，因為它帶有串行與并行通信接口，這賦予了單片機測控系統以遠程的控制與數據傳輸能力，很容易實現對數據的分布式檢測與網絡數據遠程測控。

二、單片機測控系統中的技術

（一）單片機測控系統中的干擾抑制技術特點

單片機測控系統支配構成的供電系統對供電機構具有重大意義，在供電源頭的保護上有重要意義。因此，對電子設備功能源頭保護措施的研發有提高運行效率的實際意義。可作為干擾源模擬測試的信號發生器設備根據模擬真實工作環境和條件最大限度挖掘設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。實踐下多證明開關電源抗干擾設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。開關電源的抗干擾技術已經達到成熟。除了對系統源頭的監測和抗干擾，系統對溫度的監測能在模擬設計運行周期是提供數據參考，系列單片機選用某一系列單片機作為使用微處理器，根據相匹配的溫度傳感器進行有關溫度數據的信息收集。在模擬實驗的實際操作過程中達到的精確地環境溫度數據并且反映出工作溫度與工作時間的動態變化，最終顯示單片機監測系統工作運行中穩定性較高、抗干擾性較強。不僅如此，在信息收集后的處理器可快速地作出反應，在單片機接受信號后驅動整個工作電路，實現溫度的反饋調節運行。

（二）隔離電路相關概述

光是隔離電路得以實現的基礎。通過光的運用，能夠有效聯系電路內2個不存在公共參考點的信號，進而能夠有效促使系統隔離的形成。電氣隔離技術，能夠充分體現出電氣的特性，在對電和光進行轉換時，所有信號均具有自身的獨立特性。通過電氣隔離技術，能夠有效減少不同信號之間的影響和聯系。在單片機測控系統運用電力隔離技術時，一定要對系統兩端的電壓進行充分考慮。在實際中，由于兩端電壓之間的差異比較大，例如單片機測控系統的兩端有時會分別輸出高電壓和低電壓，又因為單片機測控系統主要憑借信號而實現有效連接，在以上情況下，單片機測控系統內的電流通道極易被切斷，進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，能夠對干擾通道進行有效測控，針對系統和測控裝置，主要依托信號得以有效聯系，在以上過程中，并未產生電路聯系，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就是降低噪音對系統帶來的干擾。它利用隔離元件來實現這一噪聲干擾抑制目的。考慮到單片機測控系統在電氣隔離技術方面的多樣性需求，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一叫做光電隔離輸入。該技術可以快速實現對系統控制動作狀態的反饋，使得電信號與機械觸點處于所需要的閉合與斷開狀態，形成圍繞光電隔離電路為主的光電耦合隔離電路。

結語

單片機檢測系統能夠根據運行選擇基準參考值，并對這一參考值進行處理分析，將這一值設計為整個系統各個分支的比對測量值而運行，這一運行操作更加合理，并且有更高的校正效率。在當前單片機系統不斷更新改進的過程中，其抗干擾技術也在不斷創新，為行業發展奠定了牢固的發展基石。

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（作者單位：浙江理工大學機械與自動控制學院）