《电子称重仪表辐射抗扰度测试的方法与对策》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子称重仪表辐射抗扰度测试的方法与对策（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子称重仪表辐射抗扰度测试的方法与对策摘要： 介绍了电子称重仪表射频辐射抗扰度（ RS ）测试的测试标准与方法。 结合某型 电子称重仪表 RS 测试，归纳总结出提高电子称重仪表辐射抗扰能力的一些基本方法和设 计要点，对提高仪表可靠性，顺利通过 RS 测试有一定的参考意义。关键词： 电子称重仪表； 电磁兼容； 电磁辐射； 辐射抗扰度射频辐射抗扰度（ RS ）测试是 GB/T 7724-2008 电子称重仪表 1 中规定的电子 称重仪表取得计量型式批准证书必须要过的测试项目。 由于新国标把抗干扰等级由原来的 3 V/m 提高到 10 V/m ，大大提高了仪表通过 RS 测试的难度。 笔者以某型电子
2、称重仪表 射频辐射抗扰度测试为例，归纳总结出仪表设计的设计方法及注意事项，供大家借鉴。 1 仪表结构试验中使用的某型电子称重仪表， 整体采用铝合金外壳， 薄膜开关样式。 硬件部分 电源采用开关电源， CPU 选用 ST 公司 32 位 ARM 处理器 STM32F103 ， ADC 选用 ADI公司24位模数转换芯片AD7190 ,显示采用128X64点阵2.7 OLED显示屏。 10 路隔离输入和 12 路隔离输出， 标配 1 个 RS232 和 1 个 RS485 接口。框图如图 1 所示。其中， CPU 、显示和 ADC 电源共用一个变压器次级绕组， 通讯电源用另一绕组， 即通讯与其他电
3、路隔离。一工电卡懈1仪衣硬种机图Fig. I UHrdurc hl”ck diFigruiii oi nirtcrIY川l.十I.1 :S1-M32MD?S1-M32MD?AD7IMOLED 显 f2 测试标准和方法根据 GB/T 7724-2008电子称重仪表和 GB/T 231 1 1-2008 非自动衡器2 中规 定电子称重仪表 RS 测试标准如下：频率范围： 802 000 MHz场强： 10 V/m调制： 80%AM ，1 kHz ，正弦波最大允许变化：在有干扰和无干扰情况下测试，示值变化不大于 e 或衡器应检测到显 著增差并对其作出反应。试验在半波暗室中进行，试验设备、设置、程序按
4、照 GB/T17626.3 3 规定执行。其中 特别需要关注布线问题，以免影响试验结果，必须遵守“从受试设备引出的连线暴露在电磁 场中的距离为 1 m ”的规定。测试中电子称重仪表引出的连线有电源线、传感器线、通讯 线和 IO 口输入输出线，这 4 组线必须暴露在电磁场中的距离为 1 m ，如图 2 所示。3 RS 测试整改与分析仪表设置：1 ） 10 mV 信号仪表标定 200 000 内码，每个 e 对应 20 个内码；2 ）信号源采用350 Q电阻应变式传感器，传感器信号线采用屏蔽线，屏蔽接保护地 PE ；3 ） 1 M 电阻 R 1 和 2 200 pF/2 kV 高压瓷片电容 C1
5、并联跨接在仪表保护地 PE 与仪表工作地 GND 之间；4 ）仪表的引出线全部接上引出；5 ）仪表关闭零点跟踪等功能；6 ）仪表外壳接保护地 PE ；7 ）仪表在内码状态下显示；3.1 初始结果 按照上节的测试标准和方法进行测试，这边需要指出的是传感器必须稳定一段时间，以 消除环境等因素的干扰 4 ，结果如表 1 、表 2 所示。1RS测试水平辐射初始结果13h. RS 1 特tintirsuif of horioiual racliion频率厠區敎值so制值1 6601001 653-7(30L 633+23l01 6K7+27拡他厠率初也的3之内3表2 RS測试垂曲辐射初始站杲】bh” 2
6、 US testing mkml ruli nf vcrriral mdunion频率山lh数值初值1 660gx1 W28(271碍0+20185隅5+05其他频率紺值的土3之内3从表 1 、表 2 中可看出，电子称重仪表受辐射干扰主要在低频段( 801 000 MHz )， 高频段( 12 GHz )几乎对仪表没有影响。针对此款仪表主要集中在 200 MHz 以下频段， 水平辐射仪表内码变化 34 ，垂直辐射抗扰内码变化 33 ，均超过 1 个 e ， 20 个内码变 化，有 3 处敏感点。 水平辐射和垂直辐射敏感点大致相同，试验以水平辐射整改为主，水 平辐射合格后再验证垂直辐射。3.2
7、整 改整改 1 ：一般来说，射频干扰是通过导体传导和空间辐射两个途径从干扰源传递到敏 感设备的 5-6 。 切断这两条传播途径就可以解决射频干扰问题。从仪表引出的各类接口 线着手成为首选解决问题的途径。分别拨掉仪表 IO 口输入输出线和通讯线后进行低频水平辐射，结果如表 3 、表 4 所 示。表3抜掉通信线的測诫结果Eab. 3 Ttesliu百 result ut reiuovin (he t9mnHiiialiiHi iiK坝率NHz藪掘80初世1 66Vm1 653-71301 665+5ISO1 6M+4典地顾率初值的土之内*3表a 拔掉。口纯的抓试结乩Tub. 4RS testing
8、 initial result nt imoving the IO line敌值结一杲SO初值1 66fl1(H)1 652-S1301 6S2+22180i林龄+2fi其抱频卑初心的$色内3从表 3 、 表 4 中可看出， IO 口输入输出线对试验结果几乎没有影响，拔掉通讯线 后在频率点 130 MHz 和 180 MHz 处仪表示值明显得到改善。 从而可得出射频干扰通过 通讯线接收，传入仪表内部，引起内码变化。措施：分析通讯部分电路，发现通讯线没有进行滤波处理。 在通讯线上增加三端滤波 器件，注意地线上也要加三端滤波器件，这一点要特别注意。 接上通讯线后再进行低频水 平辐射，结果如表 5
9、所示。5增加悝口滤波的测试结果Tak S TcstEng result of adding interbee fiJteruig频率/MHi数值納果初值1 6601001 653-71 672+ J2E8UI 667+7讥他拗率初疽的3之内3对比表 1 与表 5 ，结果显示对通讯接口进行滤波处理后，仪表受到的干扰明显减小。 但在 130 MHz 和 180 MHz 初相对初值还是有不小的变化，分别为 12 个内码和 7 个内 码，整个频段有 19 个内码的变化，若考虑器件差异性等因素，极易超出 20 个内码。整改 2 ：整改 1 中，通过在通讯接口线上增加三端滤波器件后，抗干扰效果明显，但 从
10、表 3 和表 5 的结果中可看出，还是有一部分干扰通过通讯电路干扰到 ADC 电路。 电 路上，通讯信号线与 CPU 通过光耦隔离，通讯 5 V 电源从变压器次级绕组 2 再经 LDO 稳压得到。从传输路径来看干扰最有可能从通讯地通过变压器次级绕组 2 耦合到次级绕组 1 ， 从而干扰到 ADC 。措施：在保护地 PE 和通讯地之间跨接 1M 电阻和 2 200 pF/2 kV 高压瓷片电容（电 阻和电容并联），使干扰快速泄放到保护地。整改后进行低频水平辐射，结果如表 6 所示。表G加tc的测试结衆Tak 6 felting result of udriing T? cmpiinent:.顷;
11、和划皿数值结楽80初値丨60町1 653-1301 664+41K0j 6654-5真地频率釦值的了上内3从表 6 可看出，对通讯地进行特殊处理后，抗干扰效果明显。整改 3: 从表 1 表 6 可见， 100 MHz 的敏感点一直存在，初步考虑干扰从传感器 信号线耦合进来，干扰 ADC ，频率在100 MHz 附近。 在整改 2 的基础上，在传感器信 号线，反馈线、电源线和地线上都加三端滤波器件滤波，进行低频水平辐射，结果如表 7 所 示。衆T伟鬼弱搂口加滤渡后测试结果Tabi 7 Te&tinf rcsuEt of adding filter cwapuHnts cm wnsorinterf
12、ace频WMHz数世纳集祝吐1 660i 656-4no1 664+4ISC1 665+5其他頓率初值昭之內3从表 7 可看出， 100 MHz 处效果改善明显， 在整个频率段内内码变化 9 ，满足仪 表示值不大于 1 个 e 的要求。整改 4 ：为进一步提高辐射抗扰性能，在上述的基础上，把 ADC 部分用金属屏蔽罩 屏蔽起来，再做辐射抗扰试验，结果如表8所示。壷& SB ADC屏融罩測试结果Tab. 8 Tesliii result iff uddin ADC shiddin tasv项丨I鉛.果水平逓过.全新段变化平超过占卜内咼垂直遥过全频段变化不超过4牛内码可见，对 ADC 进行屏蔽处理
13、，效果明显。按照上述方法对仪表进行整改处理，随机抽取 3 台做辐射抗扰度实验，全部通过实验， 而内码变化最大不超过 6 个内码。3.3 分析总结通过以上整改及 RS 测试结果， 发现可从四方面着手提高仪表的辐射抗干扰能力，以 顺利通过 RS 测试：1 ）外部接口：各种外部接口线都应做滤波处理，如有可能尽量采用隔离方案，尽量减 小从接口线耦合进来的干扰。 对于电子称重仪表 ADC 部分，接口处必须采用三端滤波器 件，以提高滤波性能；通讯部分与CPU采用光耦或磁隔离，同时接口加滤波处理；IO 口 输入输出线与CPU采用光耦隔离，IO电路部分尽量采用外部电源，以最大程度消除RS 造成的影响；进行滤波
14、处理时注意电源线和地线也要进行滤波处理。2 ）屏蔽：外壳和关键电路的屏蔽与接地。 金属外壳的电子称重仪表，注意金属连接 件之间的缝隙，尽量不留缝隙，使外壳构成一个整体，特别注意显示窗口的屏蔽，同时外壳 接保护地，使壳体对整个仪表内部器件起到屏蔽作用；塑料外壳电子仪表在壳体内表面喷涂 金属漆或电镀金属材料，同时接保护地；对 ADC 部分，采用金属屏蔽罩以减小空间辐射 对 ADC 的影响。3 ）内部电路：合理的电路设计有利于提高仪表的抗干扰能力。合理布局电源、 CPU 、 ADC 、 IO 及通讯电路，尽量采用隔离方案； PCB 设计时对敏感信号包地线，以减小其 环路面积，如成本允许，尽量采用 4 层板；按键接口处接上拉电阻，提高芯片的抗干扰能 力，防止按键的误响应；芯片不用引脚不要悬空，接地或电源；对于开关电源，注意共模电 感、差模电感、XY电容的参数选取，变压器最好采用带屏蔽绕组的，初次级跨接高压瓷片 电容，注意开关电源的接地问题；各工作地和保护地 PE 之间的连接问题，确保每个地都 有泄放途径。4 ）软件：选择合适的 ADC 数据滤波算法，有利于提高仪表的辐射抗扰能力。 4结论介绍了电子称重仪表 RS 测试的测试标准和测试方法，结合某型电子称重仪表 RS 测 试结果及分析整改， 归纳出电子称重仪表设计过程中设计注意事项及设计技巧，对提高仪 表抗干扰能力，顺利通过 RS 测试，
