工业称重仪表的总体设计要求

一、 仪表设计的综合要求
称重仪表功能要求
1．必备外部功能要求
1）数字显示——显示称重结果（LED数码管、VFD荧光数码管或LCD
液晶板）
2）置零——使显示的数字回到零点
3）去皮——去除皮重，显示净重。
4）数字标定（确定量程、分度值、小数点位数）
5）超载指示——最大秤量超过9d不再显示。
6）零点指示——当衡器在零点时，给出提示。

2． 必备的内部功能
1） 数据稳定设置——对采样数据进行滤波处理的强度设置
2） 零点跟踪范围选择——根据使用情况对选择不同的零点跟踪
范围

3． 可增加的外部功能
1） 累计——对每次称重结果进行累计，并可以显示累计结果。
2） 打印——可以输出某种形式的打印命令和数据格式。
3） 通讯——通过串口输出通讯命令与数据。
4） I/O输入输出——通过光隔离输入外部的控制信号或输出控制
信号，控制外设工作。

4． 可增加的内部功能
1） 仪表工作方式设置——选择不同的工作方式，用于不同的工
作目的。
2） A/D转换速度设置——根据不同的使用场合需要，选择不同的
a/d 转换速度.
3） 密码设置——设置系统进入密码，防止有人任意修改标定参
数。
4） 打印方式设置——选择不同的打印机驱动；打印不同格式的
磅单

称重仪表的硬件电路
称重仪表的硬件电路一般由以下几块组成：
1．A/D模块——转换传感器模拟信号为数字信号
2．CPU模块——运算、存储数据，发布控制指令
3．显示模块——显示重量和参数
4．接口模块——控制打印、通讯等外设工作
5．I/O 模块——输出和输入信号的接口
6．电源模块——向仪表电路提供电源
7．键盘电路——向仪表输入数据和指令

二、仪表设计中A/D器件的选择
目前称重仪表设计中常用的A/D转换器基本有两种形式。一种是积
分式A/D转换器，另一种为Σ-Δ式A/D转换器。后一种成本较高，但转
换位数多，转换精度高，而且转换速度远高于积分型A/D，所以已经逐
步被愈来愈多的人采用。例如5532A/D转换器转换位数为24位，误差仅
为±1码，外围器件很少，内设高精度放大器，不需要精密电阻，转换
速度可以达到800次/s。是一款非常好用的A/D器件。

三、 仪表抗干扰设计要求
仪表的抗干扰能力的高低直接影响仪表的工作性能，抗干扰性能
差的仪表，在工作中经常遇到死机、程序跑飞的现象。仪表的抗干扰设
计应该从以下几个方面入手：
1． 电源电路
1） 采用浮地技术。即仪表外壳接大地，内部浮地。采用双层屏
蔽变压器。即在初级线圈与次级线圈之间加两层静电屏蔽
层，靠近初级线圈的屏蔽层接外部机壳和大地，内层屏蔽接仪
表地。
2） 采用抗干扰性能较好的C型或R型变压器。对称的线圈布置，
电磁干扰相互抵消，使得干扰信号减少到最小。
3） 采用较大的滤波电容，储存较多的电能，在外部电压发生突
变时，可以将其缓冲。
4） 国产电源滤波器选用要合理，电源滤波器中滤波电容接地的
抗干扰能力强，但耐压试验难过关。滤波器中滤波电容浮地
的抗干扰能力弱，但耐压试验能过关。

2． 信号输入电路
1） 输入信号线采用屏蔽线，屏蔽端一点接地（仪表外壳）
2） 信号线进入仪表后，每一根信号线上穿上一个空心磁环，配
合电容器组成一个LC滤波器，减少外界引入的干扰。

3． 集成电路芯片的选择
1） 尽量采用高集成度，小体积的器件，减少被干扰的可能性。
2） 如有可能，尽量不采用可编程器件，应为可编程器件一旦被
干扰，搅乱了内部的可编程序，器件失效后会导致部分系统不
能正常工作。
3） 带有高电压大电流的器件，尽可能地放在机箱外面，以免瞬
变的电压或电流造成机箱内部产生较大的干扰信号。
4） 采用合理的电路，把干扰减少到最少。例如采用数据放大器
而不采用普通放大器。

4． 线路板设计
1） 线路要按照信号的流向排布，来回走向的线路容易引起附加
干扰。
2） 要按照屏蔽的要求屏蔽那些需要屏蔽的器件（如A/D转换
器），模拟地与数字地要分开走，最后在电源处一点连通。
3） 容易产生干扰的器件（如变压器）要尽可能地隔离开。
4） 容易产生温度器件要远离精密元件，如运放和A/D器件。
5） 接地线、电源线要有足够的宽度（一般来说1mm宽设计工作电
流为1A），保证电流通过时产生最小的电压降。

5． 屏蔽于接地
1） 采用双层屏蔽技术，仪表内部浮地。仪表外壳接大地。
2） A/D器件和电路采取屏蔽处理，隔离外界的干扰。
3） 传感器信号线屏蔽，防止干扰信号进入。

6． 软件设计
1） 采用看门狗技术，即时恢复跑飞的程序。
2） 对可编程器件，只要许可，在运行过程中重复对其进行初始
化，防止因干扰破坏其设定的运行程序。
3） 尽可能地设计多层循环语句，一旦发生程序干扰出错，能及
时地返回到正确的道路上来。

7． 机箱设计
1） 采用金属机箱，提高抗电磁干扰能力。
2） 尽量减小机箱上开孔尺寸，防止电磁波干扰的进入。
3） 在开孔位置安装金属丝网，能够阻挡部分干扰对象的进入，

如果按照以上要求来设计称重仪表，设计出的仪表就不会出现拉
拉日光灯，开开电钻，数字就乱跳，打个手机数字也乱跳，有的甚至会
死机。这样的仪表是不能运用于工业环境的。