電子稱重儀表在實際工作遭受的電磁干擾及防護措施
在惡劣的環境下使用電子稱重儀表,會受到來自環境中電磁干擾的影響。今天我們就一起來看一下,電子稱重儀表在實際使用中最常見的三種電磁干擾方法,了解電子稱重儀表在實際工作條件下遭受電磁干擾的方式和防護措施。
一、雷擊浪涌
1、雷擊的原因和影響
在電子稱重儀器的應用中,雷擊是破壞性比較大的一種電磁干擾,常見的干擾方法是直接擊中電源線以產生電涌。這種浪涌是異常大的、微妙級的電流脈沖。其單位能量為2.5MJ/Ω~10MJ/Ω,如此大量的能量會由于瞬間過壓而損壞電子稱重儀表。
2、防雷措施
(1)最基本的防雷措施是在設計和開發階段就為儀器電路板增加防雷保護。例如:在電源線的前面添加一個電涌保護器(SPD)。SPD分為開關型SPD、壓力限制型SPD、組合型SPD,設計人員可以根據不同需求添加不同類型的電涌保護器。更為可靠的是聯合型SPD,它通過開關型部件和限壓型部件聯合組裝在一起。根據兩者的聯合參數和應用電壓特性,可以形成電壓開關和電壓限制的組合,也就是聯合型SPD。但是同時,產品成本在一定程度上增加了,因此可以綜合考慮。
(2)接地保護是防雷的另一有效措施,也是正常使用SPD的必要條件。在電子稱重儀表的現場應用中,尤其是在雷電高發地區,接地連接的可靠性和必要性是比較重要的。這等效于給雷電干擾一個泄放通道。可以使用特定的措施將電表的電源端子的接地線連接到外殼的裸機,并通過足夠粗的多股銅芯線連接到接地網絡,以形成等電位并確保接地電阻小于4Ω。
二、靜電干擾
1、靜電的原因及其影響
靜電放電是這樣的過程,其中當帶電體周圍的場強超過周圍介質的電介質擊穿場強時,由于電介質的電離,帶電體上的靜電荷部分或完全消失。當靜電導體之間的電壓超過空氣和它們之間的絕緣介質的擊穿電壓時,將發生電弧。產生電弧時,在0.7ns~10ns的時間內會產生數十甚至數百安培的電弧電流。如此大的電流會立即損壞電子組件。
當儀器在容易產生靜電的環境中使用時,特別是在煤礦,面粉廠,建筑工地等塵土較多的環境中,會經常發生靜電干擾。這是因為在上述應用場合中的空氣中含有大量的灰塵顆粒。這些顆粒可以吸收干燥空氣中的大量靜電,一旦它們進入儀器并串入電路板,它們將損壞電路板上的關鍵組件。這些組件的使用壽命會減少,甚至芯片會損壞,從而使儀器完全無法正常工作。發生靜電放電的另一種方式是在安裝和調試期間,由于行走,操作或與其他物體接觸,分離或靜電感應,空間電荷吸附等原因,人體的正負電荷失衡,因此人體對地面的電勢不為零。人體也是靜電的來源。售后人員調試安裝儀表時,如果不采取防靜電措施,人體攜帶的靜電可能會通過外殼的接線端子進入電路板,從而擊穿并損壞組件。
2、靜電防護措施
鑒于上述靜電產生的原因,可以著重考慮稱重場所的靜電防護的以下方面:
(1)設計外殼時,請考慮采用防塵設計,例如在外殼的連接處添加橡膠墊。
(2)在設計PCB時,請考慮在外殼的裸露端子上增加濾波器組件。
(3)進行PCB接線時,請嘗試使其更加合理。重要的數據線和時鐘線路做包地處理,以減小信號的回流面積并降低其接收高頻磁場的能力,將模擬地與數字地進行隔離。
(4)在安裝調試過程中,人員應進行靜電防護。例如,戴上防靜電手套和防靜電靴可以減少靜電的產生和擴散。
(5)在敏感的芯片和組件上添加靜電屏蔽,以減少靜電輻射的危害。
(6)良好的接地是防止靜電干擾的必要措施。
三、電快速脈沖群干擾
1、電快速脈沖群的原因和影響
快速電脈沖組干擾是由于在斷開或連接感性負載時,開關觸點間隙的絕緣擊穿或觸點彈跳而引起的一系列開關處的暫態脈沖(脈沖群)干擾引起的。這種脈沖的上升時間快、能量低、頻率高。通常,它不會損壞設備或組件,但會導致儀器故障,異常顯示和程序失控。
在某些具有大功率電氣設備的稱重應用中,例如建筑工地,工廠等,當打開或關閉大功率設備時,電感負載(例如電動機)將產生脈沖群干擾,這將污染電網和在同一位置。電網中的稱重儀器會受到這些干擾的影響,這可能會導致顯示電路故障或異常的擊鍵。
2、電快速脈沖群的保護措施
(1)快速脈沖群通常通過三種方式干擾儀器電源系統,信號線和控制線:傳導性耦合,電容電感耦合和電磁輻射耦合。廣譜干擾通過電源線以共模方式耦合到系統中,很難消除,但是可以將吸收過濾器添加到電源入口端。該濾波器通常使用具有高電阻率和磁導率的鐵氧體材料。低頻信號可以通過而不會衰減,而高頻信號將非常高。衰減很大。因此,添加濾波器對于抑制電源側的干擾非常有效。
(2)數字電路部分的保護可以通過在直流電源端子處添加一個濾波器來實現。注意濾波器的良好接地,可以很好地抑制外部干擾。電容器濾波被添加到電源輸入中,并且如有必要,可以添加磁珠來濾除高頻干擾。
(3)接線時請盡量合理。強弱電流的布線隔離,模擬地和數字地的隔離,這些常用的處理方法應經常使用。對于某些金屬外殼儀表,PCB接地點和外殼連接線應盡可能不與電路板交叉,并且應選擇最近的外殼連接點進行接地。
(4)對于快速脈沖群的空間輻射干擾,在儀器和傳感器之間使用雙層屏蔽線可以更好地解決此問題。
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