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接线盒对地磅准确度的影响

时间:2017-08-12 12:00   点击数:

本文分析了接线盒引起地磅误差的原因、对地磅准确度的影响及改进措施

1.概述

接线盒是组成地磅的一个重要部件,接线盒的 质量也是影响地磅准确度和稳定性的重要因素。现 有的地磅标准和规程对接线盒没有明确的要求和检 测方法,对其引起的误差也没有加以规定。有人认 为其误差应包含在称重指示器的误差分配内,但在 实践中,称重指示器的型式试验时并没有包括接线 盒一起测试,而且也不好一起测试。

本文试图从技术角度分析一下接线盒对衡器准 确度的影响和影响接线盒稳定性的因素及改进方法。

2.并联接线盒

并联接线盒的原理图如图1所示。灵敏度调节 电位器W与电阻R3串联后与称重传感器的输出端 并联,因此称为并联接线盒。

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并联接线盒引起误差的原因主要有:

2.1印制板漏电

如果接线盒没有进水或严重受潮,印制板漏电 的影响可以忽略。如果印制板受潮,信号线对地或 对激励电压+端的漏电阻达到1MD以下,衡器的零点漂移就可能达到最大秤量的百分之几到百分之 几十。因为接线盒一般都是安装在秤台下,接近地 面,容易浸水和受潮,所以接线盒的密封和防潮不 可忽视。

2.2信号端TVS管漏电

为了防止静电放电或雷击浪涌对传感器和称重 指示器的破坏,许多接线盒内接有TVS保护器件。 5VTVS管的漏电流可达几十微安以上,对信号线 来讲影响太大,因此许多接线盒仅在信号线间和激 励电源对地间接有TVS管,TVS管的漏电流影响 减小了,但对信号线的保护作用也减小了。

2.3接线端子接触电阻的影响 如果按照正确的六线制接法,接线盒与仪表一 侧接线端子的零点零几欧姆甚至零点几欧姆接触电 阻的影响都可以忽略。但是接线盒与传感器连接一侧的接触电阻如果大于零点一欧姆,其对该传感器 灵敏度的影响就达到万分之三以上,不可忽略。

2.4调整电位器的影响

这里先不讨论电位器本身的稳定性问题。并联 接线盒电位器的接法是用200K电位器与10K电阻 串联,再并接到传感器信号线上。如果传感器输出 电阻为350欧,则电位器调整传感器灵敏度的范围 -0.17%-3.3%,调整量为3.13%;如果传感器 输出阻抗是700欧,则调整范围为-0.34%-6. 54%,调整量为6.20% (这里没有考虑其他并联传 感器的影响)。接线盒采用的电位器现阶段只有线 性特性的电位器,总调整圈数大约2030圈,每圈 的调整效果非常不均匀,电位器初始几圈灵敏度调 整的范围比较大,如表1所示(按28圈,每圈大 约变化 7K

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可见在电位器起始几圈调整效果非常明显,用 户一不小心就很容易在此范围内使用,这时电位器 触点位置变化和接触电阻变化的影响就比较大;而 调整范围的最后几圈几乎没有效果。解决的方法有 两种,一是将串联电阻增加到30K调整范围分别 降低到约1%1.9%,首圈的调整量降低到约 0.21%0.40%,电位器稳定性的影响也可降低几 倍。该方法要求称重传感器灵敏度的一致性要高一些;二是选用指数特性的电位器域对数特性电位 器反过来換,使电位器每圈调整量比较均匀(使 用指数特性或对数特性电位器安装时一定要注意方 向,否则适得其反。二者结合效果会更好一些。 现在市面上还没有接线盒使用封装类型的对数或指 数特性的微调电位器,如果有电位器的生产厂能开 发出来,对衡器生产厂和衡器用户也是一个贡献。

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2.5电位器稳定性的影响

2为国外某品牌微调电位器的几个有关稳定 性的技术参数。

如果某只传感器的调节电位器位于第2圈的位 置,对于350欧的传感器1%接触电阻的变化就会使 该传感器的灵敏度发生大约0.09%的变化,对于700 欧的传感器就会发生大约0.18%的变化,给衡器造 成的误差不可忽视。虽然表中给出的是最大值,大 部分器件的变化小于该值,但对于正好碰上接近极 限值的产品,就会出现衡器超差的情况。因此这些 元件参数造成的影响在设计衡器时不可忽略。

2.6接点热电势

在导体接触点,由于成分不同,会产生热电势 差。如果接线盒温度稳定,接线盒内温度梯度小, 各个接点的热电势大部分可以互相抵消,总体影响 较小。如果接线盒被阳光直射或接近高温物体,接 线盒内温度变化较大,温度梯度大,热电势就不能 全部抵消,衡器会产生较大的零点漂移。热电势对 衡器量程的稳定性基本没有影响。

3.串联接线盒

串联接线盒的电气原理图如图2所示。两只灵 敏度调整电位器串联在传感器激励电源连线中,因 此称之为串联接线盒。

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上节对并联接线盒的分析也基本适用于串联接 线盒,但串联接线盒与并联接线盒也有所差异。由 于串联接线盒的输出阻抗比并联接线盒小大约1 数量级,因此串联接线盒对印制板漏电的敏感程度 也小了大约一个数量级。串联接线盒正好需要线性 特性的电位器,因此串联接线盒电位器调整的效果 比较均匀,四角误差调整比较方便。对串联接线盒 来讲电位器接触电阻的变化影响更大,1Ω接触电阻的变化将使350Ω的称重传感器灵敏度变化接近
0.3%。可见串联接线盒的稳定性比并联接线盒更差。串联接线盒每路用1个电位器会更好一些,使用两个电位器更增加了不稳定的因素。

HBM公司的接线盒采用图3的结构(摘自HBM接线盒产品样本,该结构避免了用电位器调整的不稳定因素。对于稳定性要求高的产品应采用这种方案。如果需要扩大调整范围,可再增加一个6.2Ω的电阻。电阻越大,其温度系数应越小

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4.结论

接线盒的稳定性是影响地磅长期稳定性的一个 不可忽视的重要因素,应该引起地磅生产厂家、地磅用户和计量管理部门的重视,将来能够制定出接 线盒的产品标准和相应的科学检测方法。

本文只是从直观的角度在理论方面做了一些粗 浅的分析,希望能引起大家的注意。