稱重儀表工作原理
各部分作用如下:
放大器和濾波部分, 將L/ C 輸出的微弱模擬m V 級電信號放人到V 級井濾除高頻成份,A/ D 轉換器將模擬信號轉換成數字信號, 微處理器將數字信號進行一係列邁算和處理, 送往顯示器進行顯示。電源部分則為籍個電路提供所需六流電壓或交流電壓。

稱重儀表線路的抗幹擾設計
(一) PCB 抗幹擾設計
從稱重儀表的l:作原理可以看出, 稱重儀表的PCB 設計七要包括: 模擬部分的設計、Ac /D C 電源部分設計、微處理器數字部分設計、顯示按鍵設計兒部分。電源濾波器和變幾器體積較人, 一般不安裝到線路板。
l 電源部分設計
稱重儀表的AC/ DC 電源土要包括模擬部分電源, 此電源一般為DC12 V, 這部分電源的穩定性要求較高, 應遠離板子上的高壓部分和交流電源部分: 另部分為數‘多部分電源及顯示部分電源, 由於電源部分相對來說功率比較人, 熱址比較集中, 從散熱及其對其他電路部分的影響考慮, 一般稱重儀表的電源部分單獨做塊線路板。若不是單獨做板,也應將電源部分集中放置在整個PC B 板的一側, 模擬部分的供電靠近模擬器件布置。具體布線時, 電源部分地線應按人麵積地和單點接地原則進行布置, 線條盡斌粗而短, 過孔盡量少。
2 模擬部分設計
由於模擬部分傳輸的是模擬信號, 模擬信號很易受到各種幹擾而使稱量不準或不穩定, 因此, 模擬部分的PCB 設計是稱重儀表PCB 設計的重點。以下兒點是實際工作中的經驗總結, 共同行參考。
(1) 從抗幹擾角度考慮, 將模擬部分單獨做成一塊線路板, 減少稱重儀表的其他電路對他的幹擾, 整個板子用金屬殼屏蔽, 減少外界電磁場的幹擾。
(2 ) 傳感器輸出的信號線間設置一條模擬地線(模擬部分的地), 減少信號之間的串擾, 兩信號線間加滌綸膜濾波電容。
(3 ) 整個模擬部分的元器件集中放置, 四周用大麵積模擬地包圍。
(4 ) 除各集成電路的電源和地之間均設置去禍電容外, 模擬電源與模擬地之間、模擬地與數字地之間配置lu F 的去禍電容, 一方麵作為電源的蓄能元件, 一方麵旁路高頻噪聲。不然電脈衝串一項測試則可能不合格。
(5) 將傳感器的彈性體(一般傳感器生產廠家將彈性體與傳感器信號線的屏蔽層相接) 與模擬地相接。
3 數字部分設計
稱重儀表的數字部分土要包括微處理器和各種邏輯門電路。
實際設計時應注意以下問題:
(l) 微處理器的複位電路及時鍾電路應靠近微處理器;
(2 ) 盡量減少邏輯門電路器件的電源線與地線的公共阻抗, 即減少其電源線和地線
的公共部分, 減小其電流回路環。
(3) 將數字地和模擬部分地線分開, 最後單點相接。
4 顯示按鍵部分設計
這一部分線路板設計一般應根據具體尺寸要求放置各元器件, 但因其是人機接口部分, 所以這部分的設計應注意防水設計。各印製線條應盡量遠離板子邊緣部分, 另外需注意的是, 這一部分的地線與數字地、模擬部分地線應遵循一點接地原則; 例如在顯示器與按鍵板上的不良接地, 當顯示數值在去皮範圍內時, 執行“ 去皮” 功能, 出現顯示器不能歸零現象。
對電子汽車衡等需要進行防雷設計的衡器, 其儀表部分PCB 的不良接地或不接地將引起器件燒毀和報廢, 造成嚴重的後果。更應注意的是這一部分含有30 多伏的高壓, 而且傳輸的是變化的脈衝信號, 若離模擬部分較近, 則可能引起稱舉不準, 所以這一部分應遠離模擬部分。
(二) 線路的EMC 設計
EMC 即電磁兼容性。稱重儀表功率不大, 因此對EMC 設計主要應考慮外部電磁幹擾對它的影響。
下麵幾點是實際l: 作中采用的確C 設計方法:
1 電源部分
電源部分易受電磁幹擾部分主要為交流2 20V 進線處及變壓器輸出繞組部分, 對這兩部分的設計采取了如「對策:¹ 交流220V 進線在磁環上纏繞1 周半;變壓器輸出繞組纏繞一層屏蔽網, 然後將屏蔽網與導線一起在磁環上纏繞1 周平由於模擬部分傳輸的是模擬信號, 模擬信號很易受到各種幹擾而使稱量不準或不穩定, 因此, 模擬部分的PCB 設計是稱重儀表PCB 設計的重點。以下兒點是實際作中的經驗總結, 共同行參考。
(1) 從抗幹擾角度考慮, 將模擬部分單獨做成一塊線路板, 減少稱重儀表的其他電路對他的幹擾, 整個板子用金屬殼屏蔽, 減少外界電磁場的幹擾。
(2 ) 傳感器輸出的信號線間設置一條模擬地線(模擬部分的地), 減少信號之間的串擾, 兩信號線間加滌綸膜濾波電容。
(3 ) 整個模擬部分的元器件集中放置, 四周用大麵積模擬地包圍。
(4 ) 除各集成電路的電源和地之間均設置去禍電容外, 模擬電源與模擬地之間、擬地與數字地之間配置lu F 的去禍電容, 一方麵作為電源的蓄能元件, 一方麵旁路高頻噪聲。不然電脈衝串一項測試則可能不合格。
(5) 將傳感器的彈性體(一般傳感器生產廠家將彈性體與傳感器信號線的屏蔽層相接) 與模擬地相接。
3 數字部分設計
稱重儀表的數字部分土要包括微處理器和各種邏輯門電路。實際設計時應注意以下問題:
(l) 微處理器的複位電路及時鍾電路應靠近微處理器;
(2 ) 盡量減少邏輯門電路器件的電源線與地線的公共阻抗, 即減少其電源線和地線的公共部分, 減小其電流回路環。
(3) 將數字地和模擬部分地線分開, 最後單點相接。
4 顯示按鍵部分設計
這一部分線路板設計一般應根據具體尺寸要求放置各元器件, 但因其是人機接口部分, 所以這部分的設計應注意防水設計。各印製線條應盡量遠離板子邊緣部分, 另外需
注意的是, 這一部分的地線與數字地、模擬部分地線應遵循一點接地原則; 例如在顯示器與按鍵板上的不良接地, 當顯示數值在去皮範圍內時, 執行“ 去皮” 功能, 出現顯示
器不能歸零現象。
對電子汽車衡等需要進行防雷設計的衡器, 其儀表部分PCB 的不良接地或不接地將引起器件燒毀和報廢, 造成嚴重的後果。
更應注意的是這一部分含有30 多伏的高壓, 而且傳輸的是變化的脈衝信號, 若離模擬部分較近, 則可能引起稱舉不準, 所以這一部分應遠離模擬部分。
對以上兩項, 采用金屬外殼的稱重儀表不必采用, 但對采用其它不導電材料的外殼
稱重儀表, 則必須進行以上處理;
1 濾波器外殼與交流220V 地線可靠相接。
2 傳感器線與儀表接合處, 應用金屬材料密封; 進入表內至印製線路板部分的導線可在磁環上纏繞1 周、}戒後連接;
3 顯示器離線路板較遠的儀表, 例如計價秤的後顯示離士板有近半米的距離, 電纜線較長, 在電纜線上纏繞一層金屬屏蔽網, 可起到很好的抗電磁輻射效果:
4 對采用金屬外殼的儀表, 顯示窗處及按鍵應采取屏蔽措施。例如在顯示窗處粘貼屏蔽網, 但應不影響觀察效果, 滌綸膜按鍵在製作時在夾層中增加屏蔽層; 對非金屬材料的外殼, 除了采取以上方法外, 還應在外殼的內表麵噴塗或粘貼導電材料, 達到好的電磁屏蔽效果。
根據J G 555一9 6 《非自動秤通用檢定規程》的12 . 3 條幹擾性能測試的短時電源電壓降低、電脈衝串、靜電放電和抗電磁輻射的要求, 在有幹擾和無幹擾情況卜, 其示值之差
應不大於e 或者能檢出並反應顯著幹擾誤差。通過對稱重儀表進行以上的抗幹擾設計, 我公司生產的儀表和計價秤經山東計量科學研究所測試, 能反應顯著幹擾誤差或有無幹擾示值之差為零, 完全滿足JJG 555一9 6 的要求。
總之, 稱重儀表的印製線路板的裝配形式, 給電子衡器的裝配、調試、維修均帶來了方便, 然而也給電路帶來了許多問題, 隻有在實際l一
作中應用抗幹擾理論, 不斷積累經驗, 才能設計出高水平的、抗幹擾性能好的PCB 和電子線路, 更好地滿足用戶的要求。從抗幹擾角度看, SMT ( 表麵貼裝) 器件的抗幹擾特性較好。SMT 器件無引線或引線很短, 大大降低了元器件引線引起的分布電容和電感, 改善了其高頻特性; 所以在選擇元器件時應根據具體情況盡量選用SMT 器件。
稱重儀表的PC B 各關鍵部位配置去禍電容或高頻旁路電容.
稱重儀表一般采用微控製器作中央處理單元, 它采用品振作係統時鍾, 這種方波時鍾含有豐富的高頻成分; 線路板上的元器件引線就好象是高頻信號的大線; 各門電路的不斷開關也引起器件地線、電源線上的di / dt 變化率, 產生高頻幹擾。增加去禍電容和高頻旁路電容可有效祛除這些高頻噪聲。特別是儀表的模擬地和數字地之間及模擬電源和模擬地之間的去禍電容是必不可少的。實踐證明: 缺少了這兩個電容, 在稱重儀表的抗一於擾實驗的電脈衝串一項測試不合格。
電源和地之間的去禍電容一方麵作為器件的蓄能元件, 提供和吸收開關門瞬間的衝放電能量; 另一方麵旁路器件的高頻噪聲。電容的容量值不同, 濾除的高頻噪聲的頻率範圍不同。0 . lu F 的電容對10 翩z 以‘卜噪聲去禍作用好, 而I nF 、I OnF 的電容對20MH z 以上的高頻噪聲去禍效果好。具體選擇可按c 鄧=l 的原則去選。根據以卜原則和EMC 測試要求, 稱重儀表選用luF 的擔或獨石電容作為去禍電容。
由於電子衡器的l 作現場一般都很惡劣, 有的現場粉塵大、有的環境有幹擾源、有的比較潮濕, 因此電子衡器的儀表部分一般都使用密閉機箱。密閉機箱的散熱主要靠機箱向外散熱, 內部則是靠白然空氣冷卻。
因此在選擇機箱材料時, 應選用導熱性好的材料, 設計外刑時, 不僅要考慮其美觀程度, 更要盡量加大其與空氣的接觸麵積, 增加散熱性能。內部元器件產生的熱量要采取措施讓其迅速傳到機箱上去。例如: 可將產生熱童人的器件固定到招架卜, 再將鋁架與機箱緊固, 以使熱星快速傳遞。
盡址減少不同器件的電源線和地線的公共阻抗。例如: 器件A、B 的電源線、地線存在公共阻抗, 設A 有6 個門, 侮個門的開關電流變化為3 m A, 則6 個門同時開關的電流變化有18 m A , 信號上升時間為sns, 接地線的等效電感為50 nH, 則噪聲v二Ld i / d t 二50 x l8 / 5 = 018 v , 即A 開關過程中, 有寬sn s, 峰值(),18 V 的噪聲對集成電路B產生幹擾。
盡星減小器件的電源線和地線形成的電流回路。因在這樣的回路中存在著變化的電場、磁場, 在此環中盡最亦不放置器件, 以減少幹擾。
采用大麵積地和單點接地法, 接地線構成閉環路。
PCB 的地線麵積越大, 阻抗越小, 各接地點的電位基本相同, 幹擾對其影響越小。
PC B 上的模擬地、數字地布線時分開布, 最後匯集到一個接地點匕即單點接地。如果隨處相接, 則數字部分如有大電流器件, 則其開關時很容易彤響到模擬部分, 造成稱量不準或影響功能的正常執行。
2 防止印製線條之間的串音幹擾
由於印製線條之間存在著分布電容, 就存在著串音幹擾，要抑製這種幹擾在布線時就應:
(l) 避免線與線間長距離平行走線, 加人線與線間的顴離;
(2) 對於象電子稱重這樣的產品中的微弱電信號之lbJ , J以設置一根接地印製線條,防.止線間的串音幹擾;
(3) 對地阻抗高的印製線條容易受十擾, 所以應降低印製線條的對地阻抗。抑製印製線條的終端反射線條較長的印製線條對信號存在延遲, 有可能造成信號失真, 在終端形成反射。雖然這種作用有時並不明顯, 但一口發生, 就會產生不可預料的損失。要抑製這種幹擾,可在終端加匹配器。稱重儀表的供電主要包括: 顯示器的高壓電源, 般采川熒光顯示器的儀表, 此電源為3 0V 一40V ; 熒光顯示器的燈絲電壓, 此電壓一般為交流, 也有采)由壞流的; 傳感器和前置部分的電源; 數字部分電源, 要避免它們之間的相互於擾, 就必須:
1 根據電流人小, 盡量加粗導體寬度;
2 將上述幾部分電源盡量遠距離布置, 特別是交流燈絲電壓及高壓部分應遠離前置部分, 以免幹擾模擬信號。
 

本文源於網絡轉載，如有侵權，請聯係刪除