STC单片机地/模拟地/和功率地的共地问题

ID:403024 · 发表于 2018-12-21 14:43

请教各位大神！单片机的地是经过DC/DC DC24V转3.3V的隔离电源得来的经过隔离了就存在浮地的问题。这个时候问题就来了：我需要检测外部传感器的4~20mA信号，打算用一个100欧的电阻直接采电压到单片机（ STC15W4K56S）的ADC端口。采样信号的地对应的是DC24V的。查了网上资料说是用磁珠或者0欧姆的贴片电阻在电源端单点将两个地连起来。网上说是磁珠不同型号只对特定频率的干扰有作用，不知道干扰频率就最好不用。另外继电器的地是DC24V电源的地。在电源端单点接地。继电器电流回路是不是可以认为就流回电源，不回干扰单片机的运行。之前有同事说碰到过单片机和继电器同个地就是用7805之类的稳压器地线是大面积相连的，然后单片极极易受干扰。请教大神在单片机的地和模拟信号地功率地怎么处理的？之前一直搞工控PLC 这两年逐渐搞单片机都是一个人自己在摸索，所以问题有点多。

ID:94031 · 发表于 2018-12-21 15:24

可以将传感器的4~20mA的电源，与单片机电源用两个不共地的电源。继电器的电源也应该与单片机电源用两个不共地的电源，信号通过光耦传递。

ID:388197 · 发表于 2018-12-22 17:46

类似项目我做过,还没见到过有继电器能干扰到单片机的情况.甚至用分立的三极管带继电器,不接续流管都没见有什么问题.一般是由于继电器控制的比如电机之类的感性负载在开关瞬间触点打火引起的干扰,从而误以为是继电器与单片机共地的原因.解决办法很简单,在继电器开关的两端并个10n--100n的电容就行了.(如果是双掷的,并且两个都有接负载,则常开与常闭各并一个)
其次单片机电源端的去耦要做好,推荐STC手册里的那个π桥电路.
至于单片机的地,模拟地,和继电器的地,这个是PCB布局时考虑的,如果模拟信号就是个热敏电阻之类的东西.一般三个地不严格区分也不会有问题.
如果要区分,可以把PCB分为三块,将单片机继电器和模拟电路电流的回流干路,汇集在一个点,一般用0欧电阻将他们3者连接,然后总连接点接到电源负.详细的资料可以百度下"单点接地".

ID:213173 · 发表于 2018-12-23 09:05

按板凳说的做没错，不是高频电路就没有那么多讲究。直接共地，地线加宽或覆地铜就可以了。

ID:432823 · 发表于 2018-12-23 10:45

xuyaqi 发表于 2018-12-21 15:24
可以将传感器的4~20mA的电源，与单片机电源用两个不共地的电源。继电器的电源也应该与单片机电源用两个不共 ...

他是用ADC采集模拟4~20mA信号，光耦4~20mA的光强变化如何？！

ID:432823 · 发表于 2018-12-23 10:47

用分压电阻采集，不是高频的，单点共地就可以。

ID:403024 · 发表于 2018-12-24 09:38

yaoji123 发表于 2018-12-23 10:45
他是用ADC采集模拟4~20mA信号，光耦4~20mA的光强变化如何？！

我网上看过有这样说的,但是不知到哪个型号的光藕可以!IO信号用光藕隔离肯定没问题.模拟量的隔离就一直没找到资料.百度了很久偶尔有说光藕也能隔离的.蛋疼

ID:403024 · 发表于 2018-12-24 09:39

xuyaqi 发表于 2018-12-21 15:24
可以将传感器的4~20mA的电源，与单片机电源用两个不共地的电源。继电器的电源也应该与单片机电源用两个不共 ...

大神有模拟量隔离的光藕和资料吗?我百度很久没找到但是见过有人提到!

ID:403024 · 发表于 2018-12-24 09:50

cjm82 发表于 2018-12-22 17:46
类似项目我做过,还没见到过有继电器能干扰到单片机的情况.甚至用分立的三极管带继电器,不接续流管都没见有 ...

按您的意思我将继电器触点带的电源与电路板的电源隔离开了,然后单片机的去藕电容弄好应该就问题不大了对吧?热敏电阻我测过10K的NTC 影响的确不大.但i4~20mA的信号好像就大些. 单点接地我也看了不少.现在困惑的是用磁珠接还是0欧姆电阻接.因为之前公司有个电子工程师跟他请教的时候,他说以前都是用磁珠,0欧姆的电阻抗干扰不行.但他也没深入了解.但是网上说不清楚干扰源,用磁珠没多大意义!大神工作经验足,请问下有相关的资料或者标准吗?就是想搞清楚点

ID:388197 · 发表于 2018-12-26 22:22

luanhong 发表于 2018-12-24 09:50
按您的意思我将继电器触点带的电源与电路板的电源隔离开了,然后单片机的去藕电容弄好应该就问题不大了对 ...

对于51来说,用0欧电阻和磁珠都行的,如果IO口设置成推挽的不多,也可以用个小电阻比如20欧姆的来代替,理论上用磁珠的效果更好点.当然也有例外,比如音频电路的单点接地,如果用磁珠来,反而会带来噪音.另外PCB布局方面,退耦电容尽量靠近芯片的电源接口这些自然不用多说.还有一点就是任何电容都有其适合的频率范围,同样类型的电容,容量小的高频特性会更好,所以不要认为0.1UF的电容是万金油,可以试试多几种组合.
一般用51都是些小设备,外围干扰个人觉得主要还是些电机之类的,尤其是大电流的直流有刷电机.感性负载开关瞬间打火很容易会导致单片机程序跑飞.我以前遇到过一些日光灯启动时,单片机程序跑飞的例子,所以对于一些可能会开关触点打火的地方要下点功夫.在一些干扰再所难免的地方,程序上可以设置些变量用来记录程序状态,结合看门狗一起用,尽可能早的发现程序跑飞并报警也是一种办法.
参考资料可以查找下推荐<电气工程师必知必会> <运算放大器权威指南第四版>,老外的书好就好在没有太多冗长的公式,并且各个章节独立成章,完全实用主义,这两本书好像本论坛就有电子版的下载,你可以搜索下.

ID:403024 · 发表于 2018-12-27 10:02

cjm82 发表于 2018-12-26 22:22
对于51来说,用0欧电阻和磁珠都行的,如果IO口设置成推挽的不多,也可以用个小电阻比如20欧姆的来代替,理论 ...

我试过在继电器触点两端并联一路阻容,电阻2K电容104,效果不怎么样!继电器带的负载为一个直流电机,电流1.5A左右.关断电压能到102V用示波器抓的.加阻容加到继电器触点的的电压没有变化,加了一个TVS管在接口,反向关断瞬间电压明显降低到TVS管的嵌位电压。输出有两路，电机停止的时候单片机控制的LED灯明显看到闪了一下。单片机没跑飞。
另外请教一下大一点的系统国产的单片机有推荐的吗？抗干扰能力强一点的。我做空调的以前一直用PLC ，现在由于空间问题用电路板，STC15系列的感觉功能挺强大，能满足使用要求就是不知道高低温和抗干扰行不行？没使用在实际项目，现在就是做了一块板在测输入输出看稳定不。教材回头我买回来看下，资料感觉还是看书安逸一些

ID:388197 · 发表于 2018-12-27 12:13

luanhong 发表于 2018-12-27 10:02
我试过在继电器触点两端并联一路阻容,电阻2K电容104,效果不怎么样!继电器带的负载为一个直流电机,电流 ...

2K电阻太大了,一般RC吸收回路,电阻取100欧姆以下就行了,有些甚至不接电阻.你可以试试电容100NF,电阻51欧姆.电阻功率不需要太大,一般1/2W就够了.电容建议用耐压高点的,推荐黄色的那种安规或者630V CBB,这两种都挺便宜.我个人不太喜欢用继电器,好点的价钱接受不了.一般电流不大的话,交流开关我比较喜欢3象限可控硅,直流的则用开关管子.

我现在手头上有个小项目,12个电机,25 6个传感器,2个100来200瓦的加热丝需要PID恒温,1个12864的LCD,其中3个24V直流有刷,几百毫安的电流,我用的是L293芯片驱动,1个220交流经过整流成脉动直流后驱动的直流有刷,电流1.5-2A左右,我用的是继电器,并了个104的安规没串电阻.剩下的都是些交流同步异步两个相同绕组间并个电容1个公共端,通过选通绕组来实现正反转的那种,电流不大,可能每个不到0.5A的样子,加上两个加热丝,我用的是3象限可控硅.

控制板子上几片74HC595用来扩充IO口,用了1片74HC165来接收按键,单片机用的STC8A8K64S4A12,零售4块不到,8K RAM,59个IO 12位的ADC,感觉挺好用的,调试了一段时间了,除了机械问题,程序还没跑飞过.听朋友说STM8性价比也很高,不过我没有学过,所以不是太了解了.你有兴趣可以看下.还有STM32F103C8T6 44脚封装,价钱好像是5块多6块的样子.

ID:388197 · 发表于 2018-12-27 12:25

luanhong 发表于 2018-12-24 09:39
大神有模拟量隔离的光藕和资料吗?我百度很久没找到但是见过有人提到!

你可以搜索下反馈型线性光耦

ID:403024 · 发表于 2018-12-27 15:21

cjm82 发表于 2018-12-27 12:13
2K电阻太大了,一般RC吸收回路,电阻取100欧姆以下就行了,有些甚至不接电阻.你可以试试电容100NF,电阻51欧 ...

我在做一个很小的板子，就控制两个24V直流电机，要正反转（调换电机正负极），mos管和双刀的继电器都试过，感觉继电器简单些就选了继电器。现在电机运行的时候干扰特别大，继电器触点两端加了104电容，输出对地都加了TVS管。单片机的电源用的金升阳的24/3.3的，地是单点接的。电机运行的时候测量3.3V的端子。感觉波形特别差，没接电机继电器怎么动作电源波形都是很平整很好。请教一下您驱动电机的时候是怎么处理的？因为我接其他端子的输出受到影响了会跳动一下。加大了隔离电源输出端滤波电容也没啥影响，现在隔离电源输出端用的滤波电容2200uF 的

ID:388197 · 发表于 2018-12-27 21:47

luanhong 发表于 2018-12-27 15:21
我在做一个很小的板子，就控制两个24V直流电机，要正反转（调换电机正负极），mos管和双刀的继电器都试过 ...

我电源都比较简单,都是些开关电源或者变压器整流滤波后直接1个三端稳压芯片.附件的图是我之前用过的,效果还不错,起码程序没跑飞,两个继电器一个控制启停,一个控制正反转.4个钳位二极管其实就是个反接的整流桥而已.你可以参考下,另外电机启停或者换向瞬间,电源波形难看是正常的,甚至示波器触笔与触笔地短接放旁边有时候都能抓到.只要不足以导致单片机程序跑飞就行.

ID:403024 · 发表于 2018-12-29 10:13

cjm82 发表于 2018-12-27 21:47
我电源都比较简单,都是些开关电源或者变压器整流滤波后直接1个三端稳压芯片.附件的图是我之前用过的,效果 ...

测试了一下，对电源对干扰少了，就是启动瞬间有一个脉冲，回头我再多加个TVS管看下波形。

多谢大神指教！

ID:403024 · 发表于 2019-1-20 16:55

cjm82 发表于 2018-12-27 12:13
2K电阻太大了,一般RC吸收回路,电阻取100欧姆以下就行了,有些甚至不接电阻.你可以试试电容100NF,电阻51欧 ...

大神请教一个74HC595使用的小问题，单片机控制595，程序初始化的时候我会都输出一次0。但是 595要是在有输出的时候突然断电。在重新上电的时候，595的状态没改变还是保持输出，如果IO口控制的是电机，那么电机就会动一下。您碰到过这种情况吗？您是怎么处理的？

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