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现代电子衡器的防护技术
点击次数:202 发布时间:2018-02-06

  摘 要 我国是世界*大衡器制造国,电子衡器的技术已经很成熟了,产品应用也越来越普遍,已经发展到各个行业,从模拟传感器电子衡器发展到了数字传感器电子衡器,产品的使用环境也不尽相同,特别是大型电子衡器,在使用中经常出现电子衡器莫名其妙的烧毁现象,给用户造成重大经济损失,影响电子衡器的正常使用。因此,研究电子衡器的防护技术意义重大。

  关键词 电子衡器;防护技术;使用环境

  导言

  电子衡器一般是指装有电子装置的衡器。因其种类繁多,且涉及贸易结算和保护广大消费者的利益,所以为世界各国政府普遍关注和重视,并被确定为国家强制管理的法制計量器具。在微电子技术广泛应用在电子衡器的今天,应特别注重电子衡器的防护问题,提高衡器适应不同环境的能力和耐受干扰的能力,使电子衡器可以在一定外来干扰或冲击的情况下能够稳定、可靠地继续工作,这就需要进行电子衡器防护技术的研究。

  1 电子衡器烧毁的现象

  (1)现场有干扰源,衡器的抗干扰能力不能满足现场情况的要求,造成衡器数据不稳。

  (2)仪表有关器件或保护器件被烧毁,有或没有烧毁痕迹。

  (3)一只或多只传感器的应变计或保护器件被烧毁,有或没有烧毁痕迹[1]。

  2 造成电子衡器烧毁的原因分析

  2.1 对传感器的分析

  称重传感器是通过由电阻应变式应变计组成的惠斯通电桥实现重量到电信号转换的,电阻应变计是利用电阻的应变效应,将被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件,是目前使用zui广泛的一种应变测试元件,箔式应变计的zui大工作电流一般是75~100m A,称重传感器的供桥电压一般要求不超过15V,试验表明,在输出电阻为350Ω的传感器电源侧施加交流50V,很短时间内就可烧坏;若施加交流90V,则瞬间即可烧坏;若施加1.2/50微秒雷电波,在1500V时即可瞬间烧坏,所谓烧坏就是传感器中的一只或多只应变计烧断,无法组成惠斯通电桥,造成传感器无正常输出。以上几种试验所烧毁称重传感器与使用现场烧毁称重传感器的现象完全相同。这从一个侧面说明了烧毁称重传感器的罪魁祸首是电压过大。

  2.2 对称重仪表的分析

  称重仪表是电子衡器的重要组成部分,是电子衡器的大脑,他主要由接收称重传感器信号的输入接口、内部计算机、显示、键盘、将称重数据信息传送出去的输出接口等组成,通过对维修情况进行分析,仪表的输入接口和输出接口出现故障的比例较高,主要是器件损坏,严重的出现烧毁现象,从现象分析主要是仪表受到了高电压、大电流的冲击,从路径分析,主要是通过地线和接口数据线。

  2.3 对电子衡器的分析

  电子衡器主要由承载器(秤台)、称重传感器、称重仪表以及计算机外设等组成,对于电子汽车衡等大型衡器主要在室外安装使用,秤台、传感器在室外,与秤房有较大的距离,数据线较长,同时主要使用在厂矿、企业,电子衡器所处的工业环境比较复杂、恶劣,电源质量较差,因此容易受到外界环境的影响。

  2.4 原因分析

  根据电子衡器结构,仪表、传感器的原理和维修情况,处理经验以及相关理论可以判断电子衡器在使用中易受到高电压、大电流的冲击破坏,小则引起干扰,大则引起器件损坏,甚至引起爆裂、烧毁,降低了产品的可靠性,严重影响用户使用和产品的声誉。造成衡器损坏、烧毁的真正原因是浪涌电压。浪涌电压主要由雷击、闪电,工业过电压,静电感应,核磁辐射产生,在电子衡器方面,核磁辐射可以不用考虑,主要研究雷击、闪电,工业过电压和静电感应。电子汽车衡等大型衡器由于秤台、传感器主要安装在室外,因此易受雷击、闪电、静电感应的影响;称重仪表部分主要安装在室内,易通过供电电源遭受工业过电压和静电感应的影响。当浪涌电压高于衡器能承受电压值时必将引起衡器的损坏[2]。

  3 电子衡器的防护

  浪涌电压经由电力线以及与外界有线缆的信号电路使电子设备损坏,因此电子衡器的防护必须进行系统防护才能有效阻止或减少浪涌电压对电子衡器的损坏,同时解决了防雷问题也就解决了防浪涌问题,防雷保护的三道防线:

  ①外部保护——将绝大部分雷电流直接引入地下泄散;②内部保护及过电压保护——阻塞沿电源线或数据线、信号线引入的侵入波危害设备;③过电压保护——限制被保护设备上雷电过电压幅值。

  电子衡器的防护更有其特殊性,电子衡器属于国家法制强检计量器具,因此任何防护措施必须确保不能影响衡器的计量性能,因此不能直接拿在其他行业使用良好的装置使用在电子衡器上,应进行大量的实验和检测,确保计量性能不受影响并能起到可靠的保护作用。

  根据电子衡器的结构、相关防护理论以及实践经验,提出以下防护措施:

  ①在衡器周围设置有效的防直击雷的避雷设施;②提高衡器部件的防护能力,减少外界过电压的影响;③做好线路的屏蔽处理,zui大限度降低感应过电压的幅值;④必要时在电源线或数据线、信号线入口处增加防护部件,限制过电压幅值使之达到衡器部件可以承受的水平;⑤在衡器输入、输出接口之间采取光电隔离措施,减少设备之间的相互影响,提高系统可靠性;⑥正确可靠接地。严格按照相关标准规范进行接地处理,接地是一切防护的基础,必须确保接地正确可靠,否则会起到反作用,影响设备的可靠使用。必须根据设备安装的现场情况正确处理接地电阻,防雷接地、设备接地、电源接地、屏蔽接地之间的关系,使采取的防护措施安全有效;⑦加强设备检查保养,确保防护措施始终有效。采取了保护措施并不是一劳永逸,应经常检查防护部件是否处于良好的正常工作状态。

  4 结束语

  为提高电子衡器的可靠性和稳定性,提高电子衡器的防护能力是十分必要的。本文针对电子衡器出现的器件烧毁现象进行了原因分析,提出了一些防护措施技术,同时介绍了一套实际使用有效的防护部件,可以大大提高电子衡器的可靠性和稳定性。

  参考文献

  [1] 荆大永.电子衡器的干扰分析及抑制[J].衡器,2011,(02):23-25,29.

  [2] 刘秉霞,赵国垒,许福国.电子衡器的防护技术[J].衡器,2011,

  (08):43-47.

  作者:潘浩 来源:科学与信息化 2017年6期

 

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