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稱重儀表設計中的EMC對策

發布時間:2021-04-08 15:21:21 |來源:網絡轉載

EMC(電磁兼容性)是英文Electro-MagneticCompatibility的縮寫,對於它的含義,國外文獻給出的通俗的說明為廣這種技術的目的是在於,使一個電氣裝置或係統既不受電磁環境的影響,又不給環境以影響.它不會因電磁環境導致性能變差或產生誤動作,而完全可以按原設計的能力可靠地工作,也就是說,如果一種電子產品,采職了有效的EMC對策後,它一方麵不會給周國環境造成影響,而幹擾其它電器的工作,另一方麵它也不會由於周圍電磁環境的幹擾,而影響自身的運行準確性.不過,對於常見的稱直儀表來說,一般功率都不大,頻率也不是很高,對外部環境一般不至於造成多大的影響.主夏要考慮的還是外部電磁環境對儀表自身的彩響.
由於對於一個電子產品,是否有較好的電磁兼容性,關係到它的運行準確性和可靠性,而且現今社會是一個充満電子產品的世界,存在電繼幹擾的環境無處不在,所以現在很多國家都很關心這個問題.有些國家專門製定了電子產品的有關EMC標準。如美國聯邦通信委員會的FCC標準。國電氣工程師協會的VDE標準,以及日本的VCC標準等。因此如果我們的電子產品旻進入這些國家的市場,除了要取得相關的安全認證(美國的UL認證,歐共體的CE認證等)外,還必須在EMC方麵達到一定的要求才行.所以對於一個電子產品,怎樣采取一些有效的EMC對策是必須考慮的,因為這關係到產品的可靠性和準確性問題,從而也是一個重量問題,它和產品市場的開拓和公司信譽是息息相關的.
對於稱重儀表來說,EMC對策的執行應該說涉及到從儀表設計、生產到裝配的各個環節.因為它不僅與設計原理有關,跟裝配製作工藝也有一定的聯係.本文主要從產品電氣設計者的角度來考慮電路的EMC問題,嚴格地地說,要深入地討論電子龜路的電磁兼容性,必須結合各類電路的原理和特點,從電破幹擾源的產生、傳播及接收三個方麵來綜合考慮。本文結合自身實踐經驗,討論在設計中用到的現在證明是行之有效的一些EMC對策。
要采取有效的EMC對策,首先要解決好係統自身各部分電路單元之間的電磁幹擾問題.這個問題解決好了,再來考慮外部電磁環境的影響.這就涉及到在PCB設計必須充分注意一些問題,如元器件的位置布局,布線的合理性等等.對於元器件位置排列要注意的是盡置將載有不同電平電流的元器件分開、使它們離開一段適當的強電流的元件和載弱
電流的元件絕對不要靠近。另外輸入級元件排列一定要緊湊,且布線要短。布線時,信號線之間也不要靠近,並且元件之間接線應盡量短,特別是係統斯出線與前置級輸入線不論在電路板還是接線插座上都要遠離.另外,綜合采用平氤屏蔽和合理的接地技術消除各電路單元之間的幹擾.
要消除外部環境對係統的幹擾,原則上是在外部幹擾最容易進入的輸入部分首先要采取預防措施,另外在各電路單元之間加入去精或濾波電路進行隔高,使進入前一級的幹擾不至於影響後一級.隻有這樣才能保證整個係統有理相的電磁嫌容性.
我們知道,電源部分是外部電磁幹擾容易進入的通道。因此在電源部分就進行抑製幹擾是十分重要的.處理措施一般是在電網整入處接入電源濾波器。電源濾波器是一種讓電源頻率附近的頻率成分通過。麵對高於此頻率的成分給予很大衰減的電路.圖1是我們公司眾多產品中采用的一種電源濾波器的電路原理圖,這種電路對電源的串模噪聲和共模噪聲均有很好的抑製作用。

電源濾波器原理圖

另外在交流電整流電路與直流穩壓電路之間接入一個EMILC濾波器,可以取得更好的效果.EMILC濾波器對高頻噪聲有很好的抑製能力,而且它的體積很小,安裝在電路上也十分方便。
2是它的電路原理圖.

濾波器原理圖

另外,經驗告訴我們,在電路設計中,各集成電路的電源輸入腳與地之間最好都要並上一個瓷片電容,這樣可以有效地濾除電源中的共模噪聲.
電磁幹擾除了從電源部分進入外、也有可能從其它電路部分進入係統,如電磁輻射等.因此對各電路單元之間加人幹擾隔離措施顯得十分必要,以免幹擾從前一級傳遞給下一級.圖3是ACS-B型電子計價秤的稱重傳感器輸出線與儀表前置放大電路輸入之間的所接入的電路,此電路對高頻噪聲有很好的抑製作用,從而使傳感器電路接收到的高頻噪聲不至於傳遞給前置放大電路.另外此秤在前置放大電路與雙積分器之間接入一個二階有源濾波器,以抑製噪聲和它的傳遞.

傳感器電路與前置放大電路之間的隔離電路圖

各電路單元之間除了接入濾波或去耦電路實現抑製電磁幹擾的傳遞外,也可以簡單地在各連線之間串入磁環來抑製幹擾的傳遞,抑製能力的大小可通過導線在磁環上繞的圈數和磁環的特性參數來確定,磁環濾波的的基本原理是這樣的:由於磁環的磁滯效應,當穿過磁環的導線中電流是交變電流時,就需要做功,從而消耗掉一定的能量,這部分能量被轉換為熱量而輻射出去。交變電流頻率越高,能量損耗越厲害.因此磁環對高頻噪聲有較好的抑製作用,有時為了達到很好的電磁兼容性,係統中各連接線中都串接一個合適規格的磁環.
總之'稱重儀表是一種高精度的儀表,為了保證它準確可靠的運行。在儀表設計中,我們必須保證它有理想的電磁兼容性。以上介紹的就是一些我們有關稱重儀表設計的EMC對策,實踐證明它們都是行之有效的.它的基本思想就是在電磁幹擾源易進入處采取預防措施,另外通過在各電路單元之間接入濾波電路或濾波元器件來限製電磁幹擾源的傳播。不過電磁幹擾是一個比較複雜的問題,要使自己的稱重儀表有理想的電磁兼容性,景重要的還是在產品出廠之前,一定要做充分的試驗,在試驗中發現問題,然後進行針對性地解決.

作者:王東紅

 

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