浅谈数字传感器仪表的防雷设计

　　一、数字传感器广泛应用，称重仪表接口电路的雷击防护越来越重要

　　数字传感器具有可靠性高、防作弊、抗干扰能力强和信号传输距离长等优点，受到越来越多的用户欢迎。如图 1 所示,由于大多数多传感器称重设备都安装在室外，特别是数字式汽车衡和轨道衡等大型衡器，其数字式传感器金属外壳很容易引来雷电袭击。雷击过电压产生的尖峰脉冲侵入传感器与仪表之间的连线，使得连线上的电压幅值远高于仪表的工作电压值而导致仪表烧坏，从而使得称重系统无法正常工作，给企业造成巨大的经济损失。可见，对数字传感器仪表接口电路的雷击防护越来越显得重要。

　　二、数字传感器仪表雷击防护的基本方法和技术措施

　　2.1 数字传感器仪表感应雷击的特点

　　雷电是大气中自然放电现象，雷电的破坏作用主要由以下几种方面引起：直击雷：直击雷是雷电直接击在建筑物上。球形雷：球形雷主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或通气管道滚进楼房，一般发生的较少，只有在一些特殊的地理环境或者特殊的基站位置上才会有球形雷的发生。雷电感应：感应雷击是由于雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应作用，使建筑物上的金属物件，如管道、电线等感应出与雷雨云电荷相反的电荷，造成放电所引起。感应雷虽没直击雷猛烈，但发生机率却要比直击雷高，且不论雷云对地闪击或雷云间闪击都有可能造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而感应雷则可以在一个大范围内多个小局部同时产生过压现象。

　　据统计，雷电放电发生在雷云与地之间的特性如下：

　　目前，各种大型电气设备和高大建筑物 (厂房) 都设有较为完善的防雷击措施，能有效地防止雷电的直接侵害，但防感应雷电的效果确实很一般。由于感应雷电防不胜防，因此本设计主要考虑数字传感器仪表对感应雷击承受能力。

　　在 IEC- 1024 标准中，把一个建筑物内的电源输入线及数据线所能感应到的最高电压及电流分为 A- E 五区，本仪表的安装位置属于 B 区。每区的最高感应电压及电流又以此建筑物的所在位置不同而分为高、中、低雷击风险度，不同的风险度有不同的感应电压及电流，见表 2。

　　又根据 IEC61000- 4- 5 标准附录 A 中的规定，本仪表的安装类别属于 4 类。按表 A1 所规定的试验等级，4 类安装方式的浪涌电压不超过 4kV，且电源线和数据线按同一等级试验。

　　因此，本仪表数据线上的雷电感应电压及电流，按表 2、B 区电源输入雷电感应规定的中度雷击风险度来考核。