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當前位置:首頁>>新聞中心>>行業(yè)動態(tài) 發(fā)布時間:2017-06-29 01:13:09

電子秤稱重儀表的靜電防護

時間:2017-06-29 01:13:09 來源:本站 點擊數(shù):709

靜電是一種客觀的自然現(xiàn)象,然而靜電對我們的日常生活、稱重計量、工 業(yè)生產(chǎn)等多個領(lǐng)域產(chǎn)生危害,本文簡單介紹了靜電的產(chǎn)生、危害及相關(guān)防護措施。

一、概述

電子稱重儀表國家標準GB/T 7724-2008中對 稱重儀表的抗干擾能力做了明確的要求,其中相 關(guān)的各項有:5.8稱重儀表的抗干擾要求;5.10.2 性能測試中專門把靜電放電列為一個測試項目: 靜電放電(ESD)-模擬儀表在接收外界靜電(如人 體或設(shè)備帶電產(chǎn)生的放電或靜電場干擾時的抵 抗能力。分別輸入10d及接近max的信號進行試 驗,嚴酷等級為3級(空氣放電8kV,接觸放電 6kV,放電至少10次,時間間隔1s受試儀表應(yīng) 不產(chǎn)生大于1d的變差或能處理的顯著增差。

所以了解靜電的產(chǎn)生及其防護措施是十分必 要的。

二、靜電的形成和危害

(一)靜電的形成

靜電是一種客觀自然現(xiàn)象,產(chǎn)生的方式有多 種,如接觸、摩擦等。物質(zhì)都是由分子組成的, 分子由原子組成的,原子中有帶負電荷的電子和 帶正電的質(zhì)子,正常情況下,物體的原子攜帶的 質(zhì)子與電子相等,對外表現(xiàn)不帶電。當兩種物體相互摩擦時,一種物體中的電子因受原子核的束 縛較弱,跑到另一個物體上去,使得到電子的物 體由于其中的負電荷多于正電荷,因而顯出帶負 電;失去電子的物體由于其中的正電荷多于負電 荷,因而顯出帶正電,這就是摩擦起電現(xiàn)象。由 此物體所帶的電稱為靜電”,日常生活中任何兩 個不同材質(zhì)的物體接觸后在分離都能產(chǎn)生靜電。

如玻璃棒與綢子摩擦,玻璃棒帶正電;人體 自身的動作或與其他物體的接觸、分離、摩擦或 感應(yīng)等,可以產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的靜電。

ESD 是英文 Electrical Static Discharge 的縮寫, 中文釋為靜電放電,當靜電積聚到一定程度時就 會產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象,即電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到 另一個物體。靜電放電的特點是高電壓、低電量、 小電流和作用時間短的特點。這種現(xiàn)象與生活、 生產(chǎn)密切相連,往往會帶來一些不便和危害。

(二) 靜電的危害

靜電在多個領(lǐng)域造成危害。在稱重系統(tǒng)中, 靜電可以干擾稱重儀表的正確計量,嚴重的可以 損壞儀表的元器件,使儀表無法工作。

電子秤已廣泛應(yīng)用于我們的日常生活和工 業(yè)生產(chǎn)中,例如我們買菜買糧用的電子臺秤,工 廠里用的電子汽車衡、皮帶秤、料斗秤等。電子秤一般由稱重傳感器和稱重儀表組成,常用的稱 重傳感器為電阻應(yīng)變片式,按常規(guī)2mV/V的靈敏 度和10V激勵電壓計算,稱重傳感器的滿量程輸 出電壓為20mV靜電放電產(chǎn)生的干擾很容易親合 到傳感器的輸出信號中,造成計量不準、儀表工 作不穩(wěn),嚴重者甚至可以損壞儀表。

摩擦起電和人體靜電是電子工業(yè)中的兩大危 害,主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1)靜電吸附灰塵,改變線路間的阻抗,影響 儀表的性能與壽命;

(2)損壞元件的絕緣使元件不能工作;

(3)瞬間電流電場產(chǎn)生的熱,使元件受損,但 仍能工作,壽命受損。

人體有感覺的靜電放電電壓在2000V以上, 當看到放電火花時,身上的靜電已經(jīng)超過3000V, 這時手指會有針刺般的痛感;當聽到放電的“劈 啪”聲音時,身上的靜電已高達7000V?000V, 而往往幾百伏的電壓就會導(dǎo)致電子元件損壞,所 以要密切注意元件在不易覺察的放電電壓下的損 壞,典型生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)生靜電電壓以及部分電子器 件的靜電擊穿電壓如表1、表2所示。

是否采取了防靜電措施是衡量電子器件質(zhì)量好壞的一個非常重要的指標。多數(shù)情況下,靜電 放電能量較小,受到ESD損壞的器件并不立即表 現(xiàn)為報廢,有些僅表現(xiàn)出工作不穩(wěn),以后發(fā)現(xiàn)問 題易歸咎為材料不良或設(shè)計不好,因此人們常認 識不到靜電放電的危害。

靜電損傷的特點:

(1)隱蔽性:人們常常感覺不到靜電和靜電放電;

(2)潛伏性:有些電子元件受到靜電損傷后沒 有明顯的表現(xiàn),但造成的內(nèi)傷形成了隱患;

(3)隨機性:靜電的產(chǎn)生具有隨機性,而靜電 放電有時是瞬間發(fā)生的,難以預(yù)測;

(4復(fù)雜性:電子器件微小、精細的特點,使 得靜電損傷的分析比較困難。

綜上所述,靜電無處不在,對人體健康、交 通運輸、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等都會帶來危害, 所以應(yīng)引起我們足夠的重視。

三、儀表設(shè)計中克服靜電放電干擾的措施

靜電放電可以使儀表產(chǎn)生復(fù)位、死機、丟失 數(shù)據(jù)等故障,造成工作不可靠,而維修時又很難 找出故障原因。

靜電放電干擾主要通過以下途徑進入儀表中:

(1)放電初期的強電場容性耦合到臨近的網(wǎng) 絡(luò)上,靜電放電可以產(chǎn)生近場峰值電場達“幾百 伏/米?幾千伏/的高壓;

(2)放電產(chǎn)生的電磁場感性耦合到臨近的布線 網(wǎng)絡(luò)和長的信號線上,電磁場的頻率在幾十兆? 幾千兆;

(3)放電電流流過電源線、地線或信號線產(chǎn)生 電壓脈沖,進入與這些網(wǎng)絡(luò)相連的元件。靜電放 電時首先對被擊中金屬物的電容充電,然后流經(jīng) 每一個可能的導(dǎo)電路徑,電弧電流更容易在片狀 或短而寬的帶狀導(dǎo)體上流過,而接地則是最終瀉 放掉累積電荷的路徑。

為了防止ESD損毀和干擾,必須阻斷這些路 徑或者加強設(shè)備的抗ESD能力。有關(guān)PCB電磁兼 容設(shè)計技術(shù)的資料非常多,在電路設(shè)計中可以學 習參考,這里所說的是幾點容易實現(xiàn)又往往被忽 略的小技巧。

(1)儀表使用金屬殼體,且不噴涂,如果進行 防腐噴涂,那么蓋板與殼體的連接螺釘壓接面一 定要去掉絕緣覆蓋,確保蓋板與殼體低電阻連接。 曾經(jīng)遇到過震動儀表或敲打表殼導(dǎo)致儀表復(fù)位的 現(xiàn)象,拆下蓋板打磨掉螺絲孔周圍的絕緣涂層, 重新上緊蓋板,故障消失。

(2)儀表殼體端子開孔或引出線開孔,如果可 能,用幾個小開孔代替一個大開孔,且開孔間的 距離盡可能大。這是因為開孔越大屏蔽效果越差, 殼體上開孔的最大尺寸必須遠小于要屏蔽的最高 頻率的波長,當一個孔的最大對角線尺寸為一個 波長的1/100時,在該頻率上的最大屏蔽效果約 34dB

(3)儀表面膜鍵盤布線要緊湊,不要形成大的 環(huán)路,并延伸邊緣超出鍵盤線不小于10mm在靜 電放電測試中,要在儀表面膜四周打靜電,如果 鍵盤線靠近邊緣,就會引入較強的干擾。

(4)面膜上鍵盤線的外面加一層屏蔽網(wǎng),通過 鍵盤引線接入顯示板連接到機殼。如圖1所示,J1 是顯示板上的鍵盤線插針排,其中1#、7#針與鍵 盤上的屏蔽網(wǎng)引線相連接,并通過顯示板安裝支 柱或短粗引線與機殼相連。

主板與顯示板之間的連接電纜,電源和地應(yīng) 設(shè)置在相臨的插針上,在靠近連接器插針的位置 電源和地之間放一個100nF的去耦電容。如果可 能,讓每一根信號線至少與一根地線相臨。

雖然靜電無處不在,但還是可防可控的,正 確進行靜電防護是電子工程師的一個重要課題, 一定要樹立防靜電意識。

四、靜電的預(yù)防

消除靜電危害主要從”兩個方 面進行,儀表生產(chǎn)過程中靜電防護的主要措施有: 靜電的瀉放艘地、增濕)、靜電的中和、靜電的 屏蔽等。一般采用以下措施控制靜電:

(1)盡量減少物體之間的摩擦,減少靜電的產(chǎn)生;

(2)適當控制生產(chǎn)車間的濕度;

(3)測試儀器、工具、烙鐵接地;

(4)防靜電轉(zhuǎn)運車、架盡可能接地;

(5)操作人員穿防靜電工作服、戴有線防靜電 手腕帶;

防靜電常規(guī)工藝規(guī)程:

(1)操作靜電敏感器件的臺面必須采用防靜電 臺墊;

(2 ESD敏感器件必須用靜電屏蔽與防靜電器 具轉(zhuǎn)運;

(3)開封、測試靜電敏感器件時必須在防靜電 工作臺上進行,有條件的可配用空氣離子發(fā)生器 清除空氣中的電荷;

(4)組裝所用的工裝設(shè)備都必須接地,焊接工 具使用內(nèi)熱式烙鐵,要接地良好;

(5)電源供電系統(tǒng)要用變壓器隔離,接地可靠, 接地電阻小于10Q ;

(6)產(chǎn)品測試時,必須斷電后插拔器件;

(7 ESD敏感器件不應(yīng)過早拿出原封裝,盡量 不摸器件管腳;

(8)用波峰焊接時,焊料和傳送系統(tǒng)必須接地; 靜電防護工作是一項長期的系統(tǒng)工程,任何 環(huán)節(jié)的失誤或疏漏,都將導(dǎo)致靜電防護工作的失 敗。

 


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