文中基于電子秤的干擾問題,分析了電子秤的干擾特點,接著主要從稱重傳感器的接地和信號電纜的屏蔽和接地2個方向提出了電子秤的干擾的措施改進。
1.電子秤的干擾分析
因為大多數的電子秤在比較復雜、惡劣的環境條件下, 它的儀表系統大部分時候會受到一些不利因素的干擾,如:電 磁輻射、噪音、靜電感應、雷電效應、地電位不平衡等。以上不 利因素會以串模和共模干擾方式(即耦合方式),通過耦合通 道進入到測量系統,這樣就影響了信號反饋,使得測量的結果 出現偏差,也就在一定程度上降低了儀表系統的精確度和靈敏 度了,情況嚴重的可能導致儀表系統的癱瘓,無法正常工作。所 以需要針對這種情況采取一定的抗干擾措施,有效控制以上不 利因素帶來的影響,將干擾的影響和危害盡可能降到最低,使 得電子秤的儀表系統維持靈敏、精確可靠的穩定狀態。干擾 源是造成工業環境中耦合通道干擾的源頭,干擾源種類繁多, 且原因和途徑也是各種各樣的,有的干擾是單獨的因素引起 的,有的是幾種原因共同引起的。電子秤所在的環境存在著 交織變化的各種頻率、幅值不同的電磁場,較強烈的甚至會對 儀表系統造成嚴重的影響。大地表面被認為是理想的零電位, 但是這個并非絕對,因為很多接地裝置和建筑物的避雷裝置接 地等,都會對地面電位造成很大的影響,使其隨時發生變化。所 以,若沒有對電子秤的接地裝置進行恰當的設置,接地導線 很可能就會引入干擾。
2.電子秤的干擾的措施改進
干擾源是干擾形成的直接原因,對干擾源進行抑制是抗 干擾的基本原則。干擾源產生的噪音經由一定的耦合通道,影 響儀表系統正常功能。為了使得這些干擾的影響降低或消除, 相關人員在進行儀表設計時就要將抗干擾性考慮其中,當然同 樣很重要的是將干擾源找出并且采取相應的抗干擾措施。為了 使干擾的傳播和耦合得到抑制,通常采取的抗干擾方式有:將 信號導線扭絞、屏蔽、接地、平衡、濾波和隔離等。其中屏蔽分 為靜電屏蔽和磁場屏蔽,以下主要介紹屏蔽和相應措施。雖然 現在出現了很多先進的儀表技術,可以通過多種措施來抑制干 擾,但是對于大部分的干擾信號,比較有效的抑制方式就是屏 蔽和屏蔽接地技術,特別是變化頻率與稱重信號一致的干擾信 號,通過儀表技術是沒有辦法控制的,需要采取雙層屏蔽等強 化屏蔽措施來抑制干擾。
2.1稱重傳感器的接地
稱重傳感器除了可以采取浮地的接地方式,還可以采取其 表面接地螺釘連接接地粧的方式,可以根據具體情況來考慮。 若沒有接地導線帶來的干擾,通常不用添加絕緣墊在電子秤、傳感器、安裝底座之間,直接連接在電子秤的地腳螺釘 或者預埋鐵板上。添加專用接地粧在傳感器和大地之間,且可 靠連接傳感器表層,可以抑制共模干擾。傳感器與大地恰當的 連接,不僅能使地電位變化引起的共模干擾得到有效抑制,還 能使電磁場、靜電感應等引起的橋路網絡上的干擾信號消除, 這是因為傳感器表層有屏蔽功能,對傳感器應變片的電子線路 有保護作用。
2.2信號電纜的屏蔽和接地
有線傳輸是儀表系統中的信號傳輸應用最為廣泛的方式, 其大部分情況下是電壓傳輸。因為信號線輸出的電壓信號比較 弱,通常是mV級的電壓,而且傳輸到稱重儀表需要一定的距離。 所以除了有用信號,經常因為各種原因會有某些無關的電壓、電 流,對稱重儀表造成干擾。可以通過以下幾種措施,使信號傳輸 過程中引入的干擾得到抑制。
⑴選擇屏蔽電纜作為信號電纜。在實際操作中,經常將屏 蔽層在傳感器處或儀表處單端接地。
⑵信號電纜與動力線要分開。如果做不到信號電纜遠離動 力線,那么就只能將金屬防護管道包裹在電纜外層進行隔離屏 蔽。有一點要注意,在50赫茲工頻的磁場下,非磁性屏蔽體起不 到屏蔽作用。這種情況下可以用鐵管套住信號線并讓鐵管與大 地相連接。因為鐵管的磁阻比較小,鐵管內部的磁場會比較弱, 從而起到屏蔽的作用。
⑶電纜在外力作用下出現彎曲、震動等情況時,它絕緣層與 屏蔽層某些部位會出現摩擦、空隙,導致因靜電效應而產生的電 荷運動,接著通過電容和電磁耦合的方式引起干擾。這種情況 下可使用同軸電纜。通常信號電纜屏蔽層的接地線路如下圖:
3.小結
電子秤一般是指裝 有電子裝置的衡器。因其種 類繁多,且涉及到貿易結算 和保護廣大消費者的利益, 所以為世界各國政府普遍 關注和重視,并被確定為國 家強制管理的法制計量器 具。電子秤是自動化稱重 控制和貿易計量的重要手 段,對加強企業管理、嚴格
生產、貿易結算、交通運輸、港口計量和科學研究都起到了重要 作用。文中分析了電子秤的干擾問題,具有一定的實際意義。