電子稱重儀表是工業自動化的核心部件，除商用衡器外，大多數電子稱重儀表往往麵臨更複雜的工況。在電磁環境比較惡劣的情況下，一些大規模集成電路常常會受到幹擾，導致不能正常工作或在錯誤狀態下運行，造成的後果往往很嚴重。因此，儀表的抗幹擾性能很關鍵。本文主要從電子稱重儀表的抗幹擾測試及在抗幹擾設計中應重視問題等兩大方麵作闡述和討論，以便讀者能夠了解和掌握工業電子稱重儀表的相關知識。在閱讀本文時建議大家查閱相關國家標準，譬如：GB/T7724-2008《電子稱重儀表》、GB/T2423《電工電子產品環境試驗）、GBAT4793.1-2007飆量、控製和實驗室用電氣設備的安全要求》等相關專業文獻。
1抗幹擾性能試驗測試的主要內容和注意細節
1.1電磁輻射（RS）
用於考察儀表對外界高頻電磁場的幹擾。高頻電磁波的幹擾是通過空間傳輸，輸入10d或除零點外最小負荷值進行實驗：幹擾源為場強是1OV/m,頻率範圍為80MHz~2000MHz,調製80%AM,1kHz的正弦電磁波，然後將儀表放置於規定的電磁場中，觀察儀表的示值變化應不產生大於Id的變差或能處理的顯著增差。
1.2浪湧（衝擊）（surge）
用來模擬自然雷擊或者電網中接入大容性負載所產生的脈衝對儀表的影響。輸入10d或除零點外最小負荷值進行實驗。差模：L-N（O.5kV、60s、3次）；共模：L-PE、N-PE、LN-PE（IkV、60s、3次），受試儀表應不產生大於Id的變差或能處理的顯著增差。
1.3靜電放電（ESD）
模擬儀表在接收外界靜電（如人體或設備帶電）產生的放電或靜電場幹擾時的抵抗能力。分別輸入10d及接近max的信號進行試驗。嚴酷等級為3級（空氣放電8kV,接觸放電6kV）;放電至少10次，時間間隔Is。受試儀表應不產生大於Id的變差或能處理的顯著增差。
1.4工頻磁場發生器（PMS）
模擬工頻電力線所構成的磁場（如大型變壓設備附近的磁場）對儀表產生的影響。
1.5電快速瞬間脈衝群（EFT/B）
模擬設備附近或電網中發生感性負載時導致的脈衝幹擾。輸入10d或除零點外最小負荷值進行實驗，嚴酷等級2級（脈衝幅度IkV）,測試實施於供電回路，分別進行正負極性試驗；實驗持續時間不少於30s（或100個脈衝群）；實驗應在室溫下進行。受試儀表應不產生大於Id的變差或能處理的顯著增差。
1.6短時電源電壓跌落（DIP/i）
模擬電網中接入大功率的設備引起的電網電壓和短時中斷現象，主要測試儀表的性能穩定性：分別輸入10d及接近max的信號進行試驗；每隔10s使試驗電壓發生器在半周期將供電電壓跌落到“0”，進行10次；每隔10s使試驗電壓發生器在半周期將供電電壓跌落到“50”，進行10次；受試儀表應不產生大於Id的變差或能處理的顯著增差。
1.7射頻場傳導（CS）
指外界低頻電磁場通過耦合在電纜上產生感應電流或電壓，沿著電纜進入儀表內部，考察儀表抗幹擾能力，相當於在將儀表電源加入規定的電磁波信號10d或除零點外最小負荷值進行實驗。幹擾源為射頻幅值（50Q）10V（e.m.f）,頻率範圍為0.15MHz~80MHz,調製80%AM,1kHz的正弦電磁波。
判斷標準：當儀表處於幹擾場合時，判斷其合格的標準為不發生顯著增差或檢測出顯著增差但沒有跟其他信息混淆。此規定可理解為發生顯著增差時，增差的變化量不計，儀表能迅速恢複，恢複後示值變化量不大於e,恢複時間不太長，可判定為合格；若不能迅速恢複或連續出現顯著增差則判定為不合格。
2抗幹擾設計中應重視的問題和解決辦法
2.1PCB及電路抗幹擾措施
印刷電路板的抗幹擾設計與具體電路有著密切的關係，這裏僅就PCB抗幹擾設計的幾項常用措施作一些說明。
2.1.1電源線設計：根據印刷線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環路電阻；同時，使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助於增強抗噪聲能力。
2.1.2地線設計：在單片機係統設計中，接地是控製幹擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合來使用，可解決大部分幹擾問題。單片機係統中地線結構大致有係統地、機殼地（屏蔽地）、數字地（邏輯地）和模擬地等。
在地線設計中應注意以下幾點：①正確選擇單點接地與多點接地；②數字地與模擬地分開；③接地線應盡量加粗；④接地線構成閉環路。
2.1.3退耦電容配置：PCB設計的常規做法之一是在印刷板的各個關鍵部位配置適當的退耦電容。退耦電容的一般配置原則為：①電源輸入端跨接10p,F~100piF的電解電容器，如有可能,接100|iF以上的更好；②原則上每個集成電路芯片都應布置一個O.OlpF的瓷片電容，如遇印刷板空隙不夠，可每4個~8個芯片布置一個lpF~10pF的鈕電容；③對於抗噪聲能力弱、關斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接接入退耦電容；④電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。
2.1.4在印刷板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時，操作它們時均會產生較大火花放電，必須采用RC電路來吸收放電電流。一般R取lkQ~2kfl,C取2.2jjiF~47jjiF。CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應，因此在使用時，對不用端要接地或接正電源。
2.2輸入/輸出的電磁兼容性設計
在單片機係統中輸入/輸出也是幹擾源的傳導線和接收射頻幹擾信號的拾檢源，稱重儀表設計時一般要采取有效的措施：①采用必要的共模/差模抑製電路，同時也要采取一定的濾波和防電磁屏蔽措施以減小幹擾的進入；②在條件許可的情況下盡可能采取各種隔離措施（如光電隔離或者磁電隔離），從而阻斷幹擾的傳播。
2.3單片機複位電路的設計
在單片機係統中，看門狗係統對整個單片機的運行起著特別重要的作用，因為所有的幹擾源不可能全部被隔離或去除，一旦進入CPU幹擾程序的正常運行，那麽複位係統結合軟件處理措施就成了一道有效的糾錯防禦的屏障了。常用的複位係統有以下兩種：①外部複位係統：外部“看門狗”電路可以自己設計也可以用專門的“看門狗”芯片來搭建，然而，他們各有優缺點；②現在越來越多的單片機都帶有自己的片上複位係統，這樣用戶就可以很方便的使用其內部的複位定時器了，但是，有一些型號的單片機它的複位指令太過於簡單，這樣也會存在象上述死循環那樣的“喂狗”指令，使其失去監控作用。有一些單片機的片上複位指令就做的比較好，一般他們把“喂狗”信號做成固定格式的多條指令依順序來執行,如果有一定錯誤則該“喂狗”操作無效，這樣就大大提高了複位電路的可靠性。
2.4防雷擊措施
室外使用的單片機係統或從室外架空引入室內的電源線、信號線，要考慮係統的防雷擊問題。常用的防雷擊器件有：氣體放電管、TVS(TransientVoltageSuppression)等。氣體放電管是當電源的電壓大於某一數值時，通常為數十伏或數百伏，氣體擊穿放電，將電源線上強衝擊脈衝導入大地。TVS可以看成兩個並聯且方向相反的齊納二極管，當兩端電壓高於某一值時導通。其特點是可以瞬態通過數百乃至上千安的電流。
2.5電源係統抗幹擾
常用的開關電源與線性電源相比各有優缺點，一般工業控製采用開關電源方式，而試驗或商用設備采用線性電源較為合理。由於電源波動會造成儀表輸岀的激勵電壓波動，因此稱量值會隨之變化，故應采用較為保險的多級穩壓方案。
3總結
電子稱重儀表在商用衡器及工業計量中的應用非常普遍，應用環境是複雜多樣，必須重視電子稱重儀表的抗幹擾設計，才能使其在稱重計量中發揮準確、穩定的作用。

作者：王海洲

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