单片机控制大电流器件如何实现电路隔离

发布日期:2022-12-08
单片机控制大电流器件如何实现电路隔离

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单片机用在工业现场,出现异常状况多数是源自于干扰,造成程序跑飞、控制失灵,有时出现严重事故。根据题目说的,单片机控制大电流器件,显然是弱电控制强电的一种控制。

因此在现场环境中,弱电或低电平的测量回路常会串入或感应产生较强电压,如周围环境有220V/380V AC等交流电压,它们就极有可能感应或直接串入测量回路,从而有数十伏或数百伏的感应电压,如果不进行隔离的话,这些强电就进入测量回路,势必损坏单片机。常用的隔离方法有变压器隔离和光电隔离,在控制系统中多数采用的是光电隔离,原因是光电隔离的能力强,可达1500V交流峰-峰值或直流电1500V。

由提问者说的问题,想实现电路隔离,又根据题目分析是弱电控制强电的方式,应是传递数字量信号的,因此实现隔离的最好办法就是采用光电隔离。对于单片机而言,其数字信号、频率调制或脉冲调制信号,就可以采用光电器件隔离,而起到光电器件作用的为光电三极管型光耦合器。

光电隔离器是由发光二极管和光敏晶体管封装在一起而构成的,因为发光二极管的亮度和所通过的电流并不是线性关系,而光敏晶体管的输出电流与被照射的光强也不是成正比例关系,所以说光电隔离器一般不宜用来传递模拟量信号。

如上图所示,直流信号经过放大然后经过电压/频率(U/f)的变换,从而控制发光二极管的亮灭频率,再通过隔离器传输到数字电路中去。由于光电隔离器的两侧完全没有电的联系,靠的是光来传递信号,因此把共模干扰阻挡在一侧,使其无法通过。于是实现了隔离作用。

由上述可知,光电耦合隔离是比较理想的电气隔离手段和抗干扰手段。因此,在输入与输出端都可以采用光电耦合隔离。使用时只要在输入或输出信号端加光电耦合隔离,可以将主机部分和前向、后向通道及其它部分切断电路联系,这样就有效的防止干扰进入单片机系统,从而可避免单片机的损坏。同时也可以在单片机的I/O口、电源线、电路板连接线等比较重要的部位采用干扰元件,如用磁珠、磁环、电源滤波器、屏蔽罩等。

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