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光耦器件在单片机抗干扰系统中的应用研究(光耦器件在单片机抗干扰系统中的应用研究现状)

来源:www.haichao.net  时间:2022-12-20 15:07   点击:293  编辑:admin   手机版

1. 光耦器件在单片机抗干扰系统中的应用研究现状

光耦隔离就是采用光耦合器进行隔离。光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起。光耦隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接,主要是防止因有电的连接而引起的干扰,特别是低压的控制电路与外部高压电路之间。

2. 光耦抗干扰能力

光耦的工作原理 耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动

发光二极管(LED

),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,因而具有很强的共模抑制能力。所以,它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件,可以大大增加计算机工作的可靠性。

3. 单片机硬件抗干扰技术

可以采取以下措施:

1、将单片机控制板用金属罩封起来(网状金属罩机可以)

2、交流输入线如口端加磁环3、加电源滤波器增加抗干扰性。

4、信号线的屏蔽层加电感接地或电源。

4. 光耦典型应用电路

光电耦合器亦称光电隔离器,简称光耦。光电耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。

光耦稳压电路原理是:当稳压电路内的输出电压增大时,偏压增加,发光二极管的正向电流增大,使光敏管极间电压减小,调整管结偏压降低而内阻增大,使输出电压降低。反之,使输出电压升高,从而保持输出电压的稳定。

5. 常用光耦芯片

光耦合器用OC表示。光耦合器(opticalcoupler,英文缩写为OC)亦称光电隔离器,简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。光耦合器的种类达数十种,主要有通用型(又分无基极引线和基极引线两种)、达林顿型、施密特型、高速型、光集成电路、光纤维、光敏晶闸管型(又分单向晶闸管、双向晶闸管)、光敏场效应管型。

6. 为什么光电耦合器件具有较强的抗干扰能力

桥堆是一种电子元件,是指用整流元件按照桥式接法组装成的整流器件。当然,桥堆也不全是一样的,由两个整流二极管组成的桥堆称为半桥,由四个整流二极管组成的桥堆称为全桥。

桥堆作为一种功率元器件,其应用很广泛。应用于各类电源设备。其内部主要是由四个二极管构成的桥路来实现把输入的交流电压转化为输出的直流电压的功能。

光耦合器(opticalcoupler,英文缩写为OC)亦称光电隔离器或光电耦合器,简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。

当输入端加电信号时发光器发出光线,受光器接受光线之后就产生光电流,从输出端流出,从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器,由于它具有体积小、寿命长、无触点,抗干扰能力强,输出和输入之间绝缘,单向传输信号等优点,在数字电路上获得广泛的应用。

7. 单片机抗干扰设计

单片机的应用

1、单片机在智能仪表中的应用单片机广泛地用于各种仪器仪表,使仪器仪表智能化,并可以提高测量的自动化程度和精度,简化仪器仪表的硬件结构,提高其性能价格比。

2、单片机在机电一体化中的应用机电一体化是械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体,具有智能化特征的机电产品。

例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器,能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点,可大大提高机器的自动化、智能化程度。

3、单片机在实时控制中的应用单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如,在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中,都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能,可使系统保持在最佳工作状态,提高系统的工作效率和产品质量。

4、单片机在分布式多机系统中的应用在比较复杂的系统中,常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成,各自完成特定的任务,它们通过串行通信相互联系、协调工作。

单片机在这种系统中往往作为一个终端机,安装在系统的某些节点上,对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力,使它可以置于恶劣环境的前端工作。

5、单片机在人类生活中的应用自从单片机诞生以后,它就步入了人类生活,如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后,提高了智能化程度,增加了功能,倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。

综合所述,单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面,单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。

8. 单片机光耦

如果你用单片机的5V电源驱动5V继电器没有必要加光耦;假如你用12V或24V继电器,而12V或24V只供继电器用也没有必要加光耦;如果继电器线圈用电还要供其它元件用(光电开关、接近开关、限位开关等引线较长)就有必要加光耦;单片机控制继电器,继电器再控制交流接触器,最后交流接触器才能通断2.2KW的交流电机。

9. 简要论述单片机抗干扰技术有哪些?

由于单片机控制系统应用系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的,其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。单片机控制系统应用必须长期稳定、可靠地运行,抗干扰有以下两点:

1、接入线加电感或磁环;

2、单片机用金属外壳封闭,外壳可靠接地。

10. 光耦抗干扰输入电路设计

光耦(光耦合器)是70年代发展起来产新型器件,现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中,利用线性光耦合器可构 成光耦反馈电路,通过调节控制端电流来改变占空比,达到精密稳压目的。光耦合器的主要优点是:信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强,工作稳定,无触点,使用寿命长,传 输效率高。

  光耦的作用

  (1) 在逻辑电路上的应用

  光电耦合器可以构成各种逻辑电路,由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好,因此,由它构成的逻辑电路更可靠。

  (2) 作为固体开关应用

  在开关电路中,往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离,对于一般的电子开关来说是很难做到的,但用光电耦合器却很容易实现。

  (3) 在触发电路上的应用

  将光电耦合器用于双稳态输出电路,由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路,可有效地解决输出与负载隔离地问题。

  (4) 在脉冲放大电路中的应用

  光电耦合器应用于数字电路,可以将脉冲信号进行放大。

  (5) 在线性电路上的应用

  线性光电耦合器应用于线性电路中,具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。

  (6) 特殊场合的应用

  光电耦合器还可应用于高压控制,取代变压器,代替触点继电器以及用于A/D电路等多种场合。

  线性光耦合器的选取原则

  在设计光耦反馈式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数,选取原则如下:

  ①光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%~200%。这是因为当CTR5.0mA),才能正常控制单片开关电源IC的占空比,这会增大光耦的功耗。若CTR>200%,在启动电路或者当负载发生突变时,有可能将单片开关电源误触发,影响正常输出。

  ②推荐采用线性光耦合器,其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。

  ③由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司生产的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器,目前在国内应用地十分普遍。鉴于此类光耦合器呈现开关特性,其线性度差,适宜传输数字信号(高、低电平),因此不推荐用在开关电源中。

  总结:光耦的主要作用就是隔离作用,如信号隔离或光电的隔离。隔离能起到保护的作用,如一边是微处理器控制电路,另一边是高电压执行端,如市电启动的 电机,电灯等等,就可以用光耦隔离开。当两个不同的型号的光耦只有负载电流不同时,可以用大的负载电流的光耦代替小负载电流的光耦。

11. 单片机控制光耦

继电器和交流接触器在连接大功率感性负载时产生的电磁干扰,对单片机的正常工作有很大的影响,必须采取抗干扰措施。

1.对继电器和接触器的线圈回路必须加入阻容吸收电路。

2.PCB板在设计时,必须有好的EMC和EMI特性,尤其是电流环路面积要严格控制。

3.单片机回路和继电器线圈回路必须光耦隔离。

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