接線盒對(duì)衡器準(zhǔn)確度的影響

1、接線盒對(duì)衡器準(zhǔn)確度的影響1 概述接線盒是組成衡器得一個(gè)重要部件，接線盒得質(zhì)量也是影響衡器準(zhǔn)確度盒穩(wěn)定性得重要因素?，F(xiàn)有的衡器標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程對(duì)接線盒沒有明確得要求和檢測(cè)方法，對(duì)其引起得誤差也沒有加以規(guī)定。有人認(rèn)為其誤差應(yīng)包含在稱重指示器得誤差分配內(nèi)，但在實(shí)踐中，稱重指示器的形式試驗(yàn)時(shí)并沒有包括接線盒一起測(cè)試，而且也不好一起測(cè)試。本文試圖從技術(shù)角度分析一下接線盒對(duì)衡器準(zhǔn)確度的影響和影響接線盒穩(wěn)定性的因素及改進(jìn)方法。2 并聯(lián)接線盒并聯(lián)接線盒的原理圖如圖1所示。靈敏度調(diào)節(jié)電位器W與電阻R3串聯(lián)后與稱重傳感器的輸出端并聯(lián)，因此稱為并聯(lián)接線盒。并聯(lián)接線盒引起誤差的原因主要有：2.1 印制板漏電如果接線盒沒有進(jìn)

2、水或嚴(yán)重受潮，印制板漏電的影響可以忽略。如果印制板受潮，信號(hào)線對(duì)地或?qū)?lì)電壓+端的漏電電阻達(dá)到1M以下，衡器的零點(diǎn)漂移就可能達(dá)到最大秤量的百分之幾十。因?yàn)榻泳€盒一般都是安裝在秤臺(tái)下，接近地面，容易浸水和受潮，所以接線盒的密封和防潮不可忽視。 2.2 信號(hào)端TVS管漏電為了防止靜電放電或雷擊浪涌對(duì)傳感器和稱重指示器的破壞，許多接線盒內(nèi)接有TVS保護(hù)器件。5VTVS管的漏電流可達(dá)幾十微安以上，對(duì)信號(hào)線來講影響太大，因此許多接線盒僅在信號(hào)線間和激勵(lì)電源對(duì)地間有TVS管，TVS管的漏電電流影響減小了，但對(duì)信號(hào)線的保護(hù)作用也減小了。 2.3 接線端子接觸電阻的影響如果按照正確的六線制接法，接線盒與儀表

3、一側(cè)接線端子的零點(diǎn)零幾歐姆甚至零點(diǎn)幾歐姆接觸電阻的影響都可以忽略。但是接線盒與傳感器連接一側(cè)的接觸電阻如果大于零點(diǎn)一歐姆，其對(duì)該傳感器靈敏度的影響就達(dá)到萬分之三以上，不可忽略。表1 并聯(lián)接線盒電位器每圈的調(diào)整效果電位器圈數(shù)012341428電阻（K）07142128100200對(duì)350歐傳感器的影響（%）靈敏度降低-3.3-2.02-1.44-1.12-0.91-0.33-0.17每圈變化量1.280.580.320.210.140.020.005對(duì)700歐傳感器的影響（%）靈敏度降低-6.54-3.95-2.83-2.21-1.81-0.65-0.34每圈變化量2.591.120.620.4

4、00.280.040.012.4 調(diào)整點(diǎn)位器的影響這里先不討論電位器本身的穩(wěn)定性問題。并聯(lián)接線盒電位器的接法是用200K電位器與10K電阻串聯(lián)，再并接到傳感器信號(hào)線上。如果傳感器輸出電阻為350歐，則電位器調(diào)整傳感器靈敏度的范圍是-0.17%-3.3%，調(diào)整量為3.13%；如果傳感器輸出阻抗是700歐，則調(diào)整范圍為-0.34%-6.54%，調(diào)整量為6.20%（這里沒有考慮其他并聯(lián)傳感器的影響）。接線盒采用的電位器現(xiàn)階段只有線性特性的電位器，總調(diào)整圈數(shù)大約2030圈，每圈的調(diào)整效果非常不均勻，電位器初始幾圈靈敏度調(diào)整的范圍比較大，如表1所示（按28圈，每圈大約變化7K）?？梢娫陔娢黄髌鹗紟兹φ{(diào)整

5、效果非常明顯，用戶一不小心就很容易在此范圍內(nèi)使用，這時(shí)電位器觸點(diǎn)位置變化和接觸電阻變化的影響就比較大；而調(diào)整范圍的最后幾圈幾乎沒有效果。解決的方法有兩種，一是將串聯(lián)電阻增加到30K，調(diào)整范圍分別降低到約1%和1.9%，首圈的調(diào)整量降低到約0.21%和0.40%，電位器穩(wěn)定性的影響也可降低幾倍。該方法要求稱重傳感器靈敏度的一致性要高一些；二是選用指數(shù)特性的電位器（或?qū)?shù)特性電位器反過來接），使電位器每圈調(diào)整量比較均勻（使用指數(shù)特性或?qū)?shù)特性電位器安裝時(shí)一定要注意方向，否則適得其反）。二者結(jié)合效果會(huì)更好一些?，F(xiàn)在市面上還沒有接線盒使用封裝類型的對(duì)數(shù)或指數(shù)特性的微調(diào)電位器，如果有電位器的生產(chǎn)廠能開發(fā)

6、出來，對(duì)衡器生產(chǎn)廠和衡器用戶也是一個(gè)貢獻(xiàn)。 2.5 電位器穩(wěn)定性的影響表2 某型電位器技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目測(cè)試條件數(shù)據(jù)接觸電阻變化，最大1%或1，取大者溫度影響（最大）<100±100ppm/±250ppm/熱沖擊-55到+125，5個(gè)循環(huán)1%RT,1%VR濕度影響10個(gè)24h循環(huán)1%RT絕緣電阻1000Mmin沖擊6ms，鋸齒波，100g1%RT,1%VR震動(dòng)20g,10到2000Hz1%RT,1%VR高溫暴露125,250h2%RT,2%VR負(fù)載壽命0.5W,70,1000h2%RT焊接溫度影響260,10sec1%RT表2為國外某品牌微調(diào)電位器的幾個(gè)有關(guān)穩(wěn)定性的技術(shù)參數(shù)

7、。如果某只傳感器的調(diào)節(jié)電位器位于第2圈的位置，對(duì)于350歐的傳感器1%接觸電阻的變化就會(huì)使該傳感器的靈敏度發(fā)生大約0.09%的變化，對(duì)于700歐的傳感器就會(huì)發(fā)生大約0.18%的變化，給衡器造成的誤差不可忽視。雖然表中給出的是最大值，大部分器件的變化小于該值，但對(duì)于正好碰上接近極限值的產(chǎn)品，就會(huì)出現(xiàn)衡器超差的情況。因此這些元件參數(shù)造成的影響在設(shè)計(jì)衡器時(shí)不可忽略。 2.6 接點(diǎn)熱電勢(shì)在導(dǎo)體接觸點(diǎn)，由于成分不同，會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)差。如果接線盒溫度穩(wěn)定，接線盒內(nèi)溫度梯度小，各個(gè)接點(diǎn)的熱電勢(shì)大部分可以互相抵消，總體影響較小。如果接線盒被陽光直射或接近高溫物體，接線盒內(nèi)溫變化較大，溫度梯度大，熱電勢(shì)就不能全部

8、抵消，衡器會(huì)產(chǎn)生較大的零點(diǎn)漂移。熱電勢(shì)對(duì)衡器量程的穩(wěn)定性基本沒有影響。3 串聯(lián)接線盒串聯(lián)接線盒的電氣原理圖如圖2所示。兩只靈敏度調(diào)整電位器串聯(lián)在傳感器激勵(lì)電源連線中，因此稱之為串聯(lián)接線盒。上節(jié)對(duì)并聯(lián)接線盒的分析也基本適用于串聯(lián)接線盒，但串聯(lián)接線盒與并聯(lián)接線盒也有所差異。由于串聯(lián)接線盒的輸出阻抗比并聯(lián)接線盒小大約1個(gè)數(shù)量級(jí)，因此串聯(lián)接線盒對(duì)印制板漏電的敏感程度也小了大約一個(gè)數(shù)量級(jí)。串聯(lián)接線盒正好需要線性特性的電位器，因此串聯(lián)接線盒電位器調(diào)整的效果比較均勻，四角誤差調(diào)整比較方便。對(duì)串聯(lián)接線盒來講電位器接觸電阻的變化影響更大，1接觸電阻的變化將使350的稱重傳感器靈敏度變化接近0.3%。可見串聯(lián)接線盒的穩(wěn)定性比并聯(lián)接線盒更差。串聯(lián)接線盒每路用1個(gè)電位器會(huì)更好一些，使用兩個(gè)電位器更增加了不穩(wěn)定的因素。HBM公司的接線盒采用圖3的結(jié)構(gòu)（摘自HBM接線盒產(chǎn)品樣本），該結(jié)構(gòu)避免了用電位器調(diào)整的不穩(wěn)定因素。對(duì)于穩(wěn)定性要求的產(chǎn)品應(yīng)采用這種方案。如果需要擴(kuò)大調(diào)整范圍，可再增加一