电子衡器防雷系统设计方案

电子衡器防雷系统

电子衡器防雷系统是一项应用于各类大型电子衡器雷电防护的系统工程和专门技术，特别适用于动态电子轨道衡的雷电防护。当这些衡器遭受雷电袭击或其他原因导致的瞬态过电压时，甚至遭受直击雷时，本系统都能很好地保护这些衡器免遭破坏。

大型电子衡器处于室外暴露场合，秤台及钢轨等大型金属构件极易遭受雷击，特别容易产生由于电磁感应导致的浪涌电压，因此，安装在秤台下的传感器及与其相连的运算放大器及a/d转换部分和相应的计算机系统等，很容易遭到雷电的袭击而损坏。大多数情况下，由于传感器弹性体与秤台是处于电气连通状态的，传感器弹性体上感应的高电压会将传感器的应变片或其后的相应电路击穿。这就是大型电子衡器经常因遭受雷击而损坏的原因。现有衡器系统当秤台遭受雷击时，有强大的电流直接通过传感器的弹性体。经实际测试证明：即使在传感器的两端加装短路分流带，当冲击电流达到80ka时，传感器两端的压差可达数千伏，即:传感器弹性体上有巨大的电流通过，此电流产生的磁场足以对传感器内部的应变电路造成损坏，并可进而波及到与其相连的a/d转换电路及计算机系统。传感器的耐压极限只有一千伏到一千五百伏，这就是传感器易遭雷击而损坏Zui主要的原因。

发明内容

本系统能够在正常情况下完全不影响衡器的运行，在遭受雷电袭击或瞬态过电压的情况下，甚至在遭受直击雷的情况下对整体衡器做出有效的保护。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：1：切断传感器弹性体与秤台的电气通道，另外提供电流的泻放通道；2： 对传感器的应变片和运算放大器及a/d转换部件与传感器弹性体之间做等电位保护；3： 对系统供电及通讯做多级防雷保护；4： 在秤台周围构建包括秤台基础在内的接地网，整体防护系统和地网一点连通。

本系统技术关键在于：在传感器和秤台间加装高强度绝缘垫，此垫应具有高度绝缘性能，当衡器遭遇雷击时，避免电流直接通过传感器弹性体；此垫还应有极高的强度，能承受大型衡器称重时的强大压力和巨大的冲击力。秤台与基础间应加特制的泄流线，此线采用铜编织线，编织线截面大于20平方毫米，共四条。因雷击时此线有巨大电流通过， 会产生很强的磁场 ，故此线不要靠近传感器。仅仅切断流经传感器弹性体的浪涌电流是不够的，当秤体遭遇雷击时会产生经时泄流线导入大地的强大电流，此电流经地网流入大地的瞬间，因地网存在电阻和电感，在浪涌电流入地的瞬间，能够使传感器的应变体产生上万伏的瞬时电位差，此电位差对传感器的应变电路及与其相连的其他电路具有很强的破坏作用，必须采取进一步的保护措施。根据等电位的原理，采用图3所示电路对传感器进行保护。雷击瞬间，传感器弹性体上的高电位经图3所示电路中的与传感器弹性体检测线相连的电容和放电管，传递到传感器的桥路电路，此时传感器弹性体与传感器的桥路电路的压差为零。这样传感器就得到了有效的保护。同理，图4所示电路中瞬变抑制二极管，可以把地线上的电位传到a/d转换部件的供电和信号线上，从而实现了对a/d转换器的保护。通讯部分采用信号防雷器进行保护，计算机室内供电系统使用串联型防雷箱和防雷插座作b+c和d级三级保护，作为对电源的雷击和浪涌的保护。地网设在秤台周围，与秤台基础一体。计算机等室内设备及各种保护装置按单点接地方式,接在地网上。经过100ka电流冲击整体系统完好无损。

本衡器综合防雷系统简单，可靠，成本适中，适合批量推广，具有巨大的社会效益和经济效益。