单片机测控系统中的电气隔离技术

秦誉

摘要：现如今，我国是网络快速发展的新时期，在各行各业中，大数据技术已经被广泛应用，单片机是用芯片收集制成的一种电路集合部件，这种设计部件多使用于电器设备中，这种芯片将多种存储器和各种功能性系统集成在一块硅片上，系统联合协调作用，形成一个虽小却很完善的微型计算机类系统。单片机类型有很多，根据他们的不同发展情况和应用角度一般可以分为总线型或非总线型、专用型、通用型等芯片类型。即使是使用类型不同，所有的单羟基其原理都是相同的，通常来说要想深刻学习了解计算机的工作原理和组装程序，熟悉单片机的结构和组装则是工作首选。

关键词：单片机;测控系统;电气隔离技术

引言

在单片机工业测控系统中，通常要引出一些开关量的输出控制，所有这些测控动作都要和强电系统联系在一起。因而，强电控制电路必将会对单片机控制系统产生严重的干扰，以致使单片机测控系统不能正常工作。强电控制电路与单片机工业测控系统共地，是引起干扰的重要原因。消除这些脉动干扰的方法是：使单片机弱电部分的地和强电控制电路的地隔开，不让他们有直接电气上的祸合通路。基于单片机测控系统设计的实际问题，把电气隔离应分两个方面进行，即开关量的输出隔离和模拟量的输人隔离。

一、单片机测控系统的主要功能特征

单片机是测控系统中的核心部分，它对于单片机数据的处理能力很强，而且能够最大程度降低测控系统中可能出现的系统及随机误差。考虑到随机误差会出现在每一次测量过程与结果当中，所以误差的大小及符号特征也是无法预知和确定的。但是在经过长期实践测量后也发现，多个测量数据中所呈现的随机误差是存在统计规律的。利用概率统计理论学说，就证明了单片机测控系统所涉及的系统随机误差呈现正态分布趋向，当多个测量值共同作用时，随机误差就会存在一定的相消性与对称性，所以利用统计平均数值的方法来对这些随机误差进行消除，当误差数量逐渐增大时，它的平均值一定是真值下的无偏估计值。所以在每次系统完成一次测量后，都要对被测数据实施多次采样分析，并取采样值的平均值作为参考。另外，自动校准法也能够实现自动校准，消解系统误差。这种方法主要针对模拟信号的输入通道来实现，当单片机发出指令以后，A/D读入校准开关中的基准源电压就会被输入，单片机测控系统将其作为参考标准，对系统中的各个分支进行实际测量，并用该参考标准加以修正。这种修正方法是基于单片机的存储与计算功能完成的，它的校准效率高且校准操作也相当人性化。另一方面，单片机不仅仅能处理计算机测量数据，也能实施系统中的非线性数据及线性数据校正，因为它带有串行与并行通信接口，这赋予了单片机测控系统以远程的控制与数据传输能力，很容易实现对数据的分布式检测与网络数据远程测控。

二、单片机测控系统中的技术

（一）单片机测控系统中的干扰抑制技术特点

单片机测控系统支配构成的供电系统对供电机构具有重大意义，在供电源头的保护上有重要意義。因此，对电子设备功能源头保护措施的研发有提高运行效率的实际意义。可作为干扰源模拟测试的信号发生器设备根据模拟真实工作环境和条件最大限度挖掘设备潜在隐患以及最大抗干扰能力。电源部分收到干扰的多种途径和其他干扰源类似。实践下多证明开关电源抗干扰设备的基本原则是弱化干扰源，在干扰传播途径上即使完成抗性工作，最后则是提高重要元件的抗干扰性能。开关电源的抗干扰技术已经达到成熟。除了对系统源头的监测和抗干扰，系统对温度的监测能在模拟设计运行周期是提供数据参考，系列单片机选用某一系列单片机作为使用微处理器，根据相匹配的温度传感器进行有关温度数据的信息收集。在模拟实验的实际操作过程中达到的精确地环境温度数据并且反映出工作温度与工作时间的动态变化，最终显示单片机监测系统工作运行中稳定性较高、抗干扰性较强。不仅如此，在信息收集后的处理器可快速地作出反应，在单片机接受信号后驱动整个工作电路，实现温度的反馈调节运行。

（二）隔离电路相关概述

光是隔离电路得以实现的基础。通过光的运用，能够有效联系电路内2个不存在公共参考点的信号，进而能够有效促使系统隔离的形成。电气隔离技术，能够充分体现出电气的特性，在对电和光进行转换时，所有信号均具有自身的独立特性。通过电气隔离技术，能够有效减少不同信号之间的影响和联系。在单片机测控系统运用电力隔离技术时，一定要对系统两端的电压进行充分考虑。在实际中，由于两端电压之间的差异比较大，例如单片机测控系统的两端有时会分别输出高电压和低电压，又因为单片机测控系统主要凭借信号而实现有效连接，在以上情况下，单片机测控系统内的电流通道极易被切断，进而会促使电气中光电隔离的形成，其中，对于光电中隔离出来的电路，即为光电隔离电路。通过隔离信号，能够对干扰通道进行有效测控，针对系统和测控装置，主要依托信号得以有效联系，在以上过程中，并未产生电路联系，主要采用以下隔离方法，包括布线隔离、脉冲变压器隔离、光电隔离、继电器隔离等。

（三）基于模拟量输入方面的电气电路隔离

隔离电路的另一个目标就是降低噪音对系统带来的干扰。它利用隔离元件来实现这一噪声干扰抑制目的。考虑到单片机测控系统在电气隔离技术方面的多样性需求，例如光电耦合器隔离、光纤隔离、直流电压隔离等等，所以模拟量输入将它们归纳整合统一叫做光电隔离输入。该技术可以快速实现对系统控制动作状态的反馈，使得电信号与机械触点处于所需要的闭合与断开状态，形成围绕光电隔离电路为主的光电耦合隔离电路。

结语

单片机检测系统能够根据运行选择基准参考值，并对这一参考值进行处理分析，将这一值设计为整个系统各个分支的比对测量值而运行，这一运行操作更加合理，并且有更高的校正效率。在当前单片机系统不断更新改进的过程中，其抗干扰技术也在不断创新，为行业发展奠定了牢固的发展基石。

参考文献：

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[4] 陈凌云.单片机测控系统中的电气隔离技术探索[J].科学技术创新，2016（9）：143-144.

（作者单位：浙江理工大学机械与自动控制学院）