電子衡器抗干擾設(shè)計(jì)與方法

何岸礁

朝陽(yáng)市計(jì)量測(cè)試所 遼寧朝陽(yáng) 122000

隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，及其在電子稱重技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，大大地推動(dòng)了電子稱重技術(shù)的向前發(fā)展，使之邁上了一個(gè)新臺(tái)階。隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電子衡器的應(yīng)用更加廣泛。電子衡器在其使用中，常常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的異常現(xiàn)象，設(shè)備的質(zhì)量問(wèn)題是一個(gè)方面，由于干擾和接地引起的異常也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)可能造成設(shè)備的損壞：雷擊損壞電子儀表和稱重傳感器等電子元件，接地不良造成顯示數(shù)值的漂移，這就需要分析解決干擾這一問(wèn)題[1]。

1 概述

隨著電子衡器在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，對(duì)電子衡器，特別是工業(yè)衡器的現(xiàn)場(chǎng)可操作性和抗干擾能力的要求是越來(lái)越高。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是表面貼裝工藝的成熟以及回流焊技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為電子衡器向小型化、便攜化方向發(fā)展提供了廣闊的空間，更為研制功能強(qiáng)、性能可靠的電子衡器提供了有力的技術(shù)支撐。電子衡器是通過(guò)稱重傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)重量與電壓的變換，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)單片機(jī)及其模塊化結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)對(duì)該衡器稱重功能進(jìn)行控制。實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的電子衡器，才能真正具有性能穩(wěn)定、測(cè)量準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且符合國(guó)際Ⅲ級(jí)秤標(biāo)準(zhǔn)的要求[2]。

2 電子衡器抗干擾設(shè)計(jì)與方法

2.1 計(jì)量測(cè)試技術(shù)在電子衡器中的應(yīng)用

檢測(cè)人員需要施加全方位檢測(cè)，隨著技術(shù)的發(fā)展，在衡器維修方面，計(jì)量測(cè)試技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，接下來(lái)將會(huì)對(duì)計(jì)量測(cè)試技術(shù)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用分析。重點(diǎn)測(cè)試對(duì)象就存在數(shù)值變動(dòng)情況的傳感器?！傲闫瘑?wèn)題”，這種故障情況雖然并不常見，同時(shí)這種故障情況并不穩(wěn)定。其數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)劇烈的波動(dòng)。選用合適的接線制度對(duì)于電子衡器也非常重要，一個(gè)合適的接線制度對(duì)產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性有著很重要的作用。相比于傳統(tǒng)的四線制接線法，如今得到廣泛應(yīng)用的六線制接線法在性能上具備更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。測(cè)試人員在使用計(jì)量測(cè)試技術(shù)的時(shí)候，也會(huì)因?yàn)閭鞲衅髟O(shè)備接線效果不好而影響工作效率。

（1）傳感器元件的電路。傳感器原件的電路規(guī)范，對(duì)電子衡器的測(cè)量精確度的提升作用明顯，而且在一定程度上對(duì)傳感器接線盒的防潮功能也有提升作用。這些都是延長(zhǎng)電子衡器使用壽命的有效辦法。衡量器的使用壽命是其關(guān)鍵點(diǎn)之一，市場(chǎng)需求對(duì)其都有一個(gè)嚴(yán)格要求，經(jīng)久耐用，因此找到行之有效的方法對(duì)衡器的發(fā)展是極為有利的。作為計(jì)量測(cè)試技術(shù)在電子衡器中應(yīng)用較廣的技術(shù)之一，為了能夠保障其精度和準(zhǔn)確度，規(guī)范傳感器原件的電路設(shè)計(jì)的傳感器接線。在接線過(guò)程中一定要非常仔細(xì)，如果在電子衡器的電路設(shè)計(jì)之中不加以注意，就很容易將六線傳感器和四線傳感器接錯(cuò)線。所以，必須嚴(yán)格按照相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范進(jìn)行傳感器的電路設(shè)計(jì)，從而避免接線錯(cuò)誤從而導(dǎo)致的一系列問(wèn)題。

（2）保證電路設(shè)計(jì)在線路連接的正確性。對(duì)于電子衡器的性能來(lái)說(shuō)，一個(gè)合適的接線制度的成熟應(yīng)用也非常重要。將其轉(zhuǎn)變?yōu)榱€制，這種六線制的接線方式比較適合當(dāng)前的電子衡器。通常應(yīng)用的四線制，電子衡器出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的可能大，為了能夠使電子衡器在保持更高穩(wěn)定的同時(shí)，還要進(jìn)一步的受潮問(wèn)題等環(huán)境問(wèn)題在接線盒中出現(xiàn)，測(cè)試人員可以將原有線路設(shè)計(jì)迭代優(yōu)化。在升級(jí)優(yōu)化的過(guò)程中，需要極其縝密的思維，去捕捉衡器產(chǎn)品在測(cè)試中的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)變化，然后對(duì)比這些測(cè)量值之間的差異，尋找能夠改進(jìn)優(yōu)化的突破口。電子元器件的正常工作，還是對(duì)電子衡器的使用起到?jīng)Q定性作用。如果電子衡器的線路連接正確，便能快速開展各項(xiàng)測(cè)量工作，但一旦連接處錯(cuò)誤，便會(huì)引發(fā)一系列測(cè)量事故，甚至?xí)：Φ缴鐣?huì)安定。因此，在生產(chǎn)電子衡器的時(shí)候，不僅要保證電子衡器的電路設(shè)計(jì)符合規(guī)范，還要保證電路連接準(zhǔn)確，每一個(gè)部分都要由專人進(jìn)行確認(rèn)，并由幾個(gè)人進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，將所有可能存在問(wèn)題的環(huán)節(jié)都檢查一遍，如果存在問(wèn)題需要及時(shí)報(bào)告并按照相關(guān)方案進(jìn)行處理。

2.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的抗干擾措施

（1）LED 顯示驅(qū)動(dòng)為了便于安裝上的方便，將 LED 顯示屏與單片機(jī)所在的主板合在一起，可以有效地縮短導(dǎo)線的長(zhǎng)度以提高抗干擾能力，在顯示驅(qū)動(dòng)芯片的電源與地之間并入220uF 和0.01uF的電容可有效地降低來(lái)自線路的干擾。

（2）稱重儀表鍵盤部分要提高單片機(jī)（CPU）的工作效率，鍵盤輸入部分可采用中斷的方式。為了提高鍵盤掃描時(shí)的準(zhǔn)確性和抗干擾能力，在軟件中采用多次判斷和中斷掃描的方法取得鍵值，完成各按鍵的功能。

2.3 屏蔽接地技術(shù)

經(jīng)實(shí)踐證明，屏蔽接地技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效保護(hù)，并且效果相對(duì)顯著。屏蔽接地技術(shù)當(dāng)中實(shí)際上是屏蔽技術(shù)與接地技術(shù)組合，在接地技術(shù)的基礎(chǔ)上才能最大程度上發(fā)揮出屏蔽技術(shù)的效果。靜電屏蔽技術(shù)，此時(shí)若帶正電導(dǎo)體周圍有完整的金屬屏蔽體，其周圍也會(huì)存在帶電導(dǎo)體，外側(cè)荷電與帶電導(dǎo)體導(dǎo)致外側(cè)區(qū)域會(huì)存在電場(chǎng)。運(yùn)用接地技術(shù)處理技術(shù)屏蔽體，屏蔽體外殼的大量電荷就會(huì)被轉(zhuǎn)移到大地當(dāng)中，進(jìn)而電場(chǎng)消失。屏蔽接地技術(shù)是一項(xiàng)具有創(chuàng)新意義的技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中可以取得顯著的效果[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)往往存在著多種電磁波的干擾，當(dāng)干擾信號(hào)達(dá)到一定的強(qiáng)度時(shí)，會(huì)影響到衡器的正常工作，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)該對(duì)電路中的敏感部件增加屏蔽罩，另外機(jī)芯電路板全部采用貼片元件，以縮小整個(gè)電路板的體積，可進(jìn)一步提高抗干擾能力。實(shí)際測(cè)試表明，在設(shè)計(jì)中就考慮到來(lái)自外部的各種干擾，不但可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量和穩(wěn)定可靠的讀數(shù)，輕松達(dá)到國(guó)際計(jì)量組織OIMLⅢ級(jí)秤的標(biāo)準(zhǔn)，還可拓展衡器的應(yīng)用領(lǐng)域，在實(shí)際應(yīng)用中真正做到了用戶滿意的效果。