本文分析了接線盒引起地磅誤差的原因、對(duì)地磅準(zhǔn)確度的影響及改進(jìn)措施。

1.概述

接線盒是組成地磅的一個(gè)重要部件，接線盒的 質(zhì)量也是影響地磅準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性的重要因素?，F(xiàn) 有的地磅標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程對(duì)接線盒沒(méi)有明確的要求和檢 測(cè)方法，對(duì)其引起的誤差也沒(méi)有加以規(guī)定。有人認(rèn) 為其誤差應(yīng)包含在稱重指示器的誤差分配內(nèi)，但在 實(shí)踐中，稱重指示器的型式試驗(yàn)時(shí)并沒(méi)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(méi)有進(jìn)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 對(duì)激勵(lì)電壓+端的漏電阻達(dá)到1MD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到百分之 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(lái)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)地間接有TVS管，TVS管的漏電流影響 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(wàn)分之三以上，不可忽略。

2.4調(diào)整電位器的影響

這里先不討論電位器本身的穩(wěn)定性問(wèn)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(méi)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20?30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）。

可見在電位器起始幾圈調(diào)整效果非常明顯，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(méi)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)特性的電位器域?qū)?shù)特性電位 器反過(guò)來(lái)?yè)Q，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。 現(xiàn)在市面上還沒(méi)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)出來(lái)，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為國(guó)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)。

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(yáng)光直射或接近高溫物體，接 線盒內(nèi)溫度變化較大，溫度梯度大，熱電勢(shì)就不能 全部抵消，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(méi)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(lái)講電位器接觸電阻的變化影響更大，1Ω接觸電阻的變化將使350Ω的稱重傳感器靈敏度變化接近
0.3%?？梢姶?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)定性要求高的產(chǎn)品應(yīng)采用這種方案。如果需要擴(kuò)大調(diào)整范圍，可再增加一個(gè)6.2Ω的電阻。電阻越大，其溫度系數(shù)應(yīng)越小。

4.結(jié)論

接線盒的穩(wěn)定性是影響地磅長(zhǎng)期穩(wěn)定性的一個(gè) 不可忽視的重要因素，應(yīng)該引起地磅生產(chǎn)廠家、地磅用戶和計(jì)量管理部門的重視，將來(lái)能夠制定出接 線盒的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的科學(xué)檢測(cè)方法。

本文只是從直觀的角度在理論方面做了一些粗 淺的分析，希望能引起大家的注意。