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旋轉編碼器干擾問題
發布時間:2019-04-04
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旋轉編碼器是驅動系統中非常關鍵的測量位置或轉速的物理組件。


1.旋轉編碼器機械安裝

旋轉編碼器與電機軸的連接方式有多種方式,比如通過彈性聯軸器連接,法蘭連接等。下圖中以霍伯納AMG11絕對值編碼器為例,給大家介紹一下編碼器實軸與電機軸法蘭連接的機械安裝要求:

對于選用不同的編碼器類型請參考對應廠家的安裝說明書所提供的數據。在安裝編碼器的過程中禁止不恰當的敲擊,從而損傷軸承等。

2.旋轉編碼器信號類型

當然,還有其他信號傳輸協議的編碼器。但都是數字信號。


3. 旋轉編碼器供電系統

數字編碼器的供電一般是寬電壓范圍,典型供電為24V或5V。


4.旋轉編碼器信號傳輸電纜


一般編碼器信號電纜選擇雙絞雙屏蔽類型,對于編碼器的高分辨率、信號高速傳輸要求,傳輸電纜必須具備高頻響應、高頻熱損、抗串音特性、抗干擾性能優異、長距離傳輸低衰減、小延遲等特性。

首先需要考慮的多股超細高純無氧銅的芯線合編。由于編碼器信號是包含大量高頻成分(波形)和低頻(能量),因此需要選用具有高頻特性的多股超細純銅線。

  抗高頻熱損:優質高純度的銅材,確保電磁波散射高頻熱損最小,傳導最佳。同時確保高頻信號徑向反射效應損耗最小,以及高頻信號特有的集膚效應,電磁波大都在導線表面傳播,多股超細芯線的表面傳輸比最高,而且可以獲得極佳的高頻響應特性。

   長距離的低衰減、延遲,反射波重合:超細多股的芯線及對絞的構造,使得電磁波聚集在導線表面傳輸,其傳播中的表面螺旋距離及反射距離較短,至接收端的總螺旋距離及反射距離相對更短,反射波與原始波的疊加幾乎可以重合在一起,保證極佳的高頻響應特性,極小的高頻熱損,保證信號衰減、延遲最小。

  同時,工作直流電源線必須特別加粗,以保證長距離電源壓降損耗的減小。

比如海德漢專用編碼器電纜的信號延遲參數為6ns/m。

   散射:導線內的雜質將引起電磁波的散射衰減;

   反射:導線內的表面反射波與終端反射波將與原波疊加,多走表面與無延遲(極低延遲),可保證反射波與原始波完全重合,不干擾破壞原本波形。

雙絞配對抗串音:

 串音干擾:信號電纜線不僅僅要對抗外部干擾和自身傳輸中的反射與散射波,還需要防止同一個信號電纜上的其他相位信號的串音干擾。
        因此信號電纜為每一對配對信號回路芯線設計了雙對絞,對絞節距合理設置并相互錯開,確保串音干擾最小。配對信號是互為180度反相的信號。例如,編碼器的(A+,A-)(B+,B-)等。

互為180度反相的信號,在經過電磁波的傅里葉變換的分解分析后,所有分解頻率的電磁波均互為反相,在外部看電磁場變化貢獻幾乎為0,這不僅使這對配對信號不會有相互串音,也能將對其他相位的傳輸信號串音干擾降到最低。雙絞的節距設計,取決于信號頻率段的選擇及實驗,以保證螺旋磁場影響最小,百米延遲時間最小。

高密超細的屏蔽層:防止外部高頻串入,提升抗干擾特性。以高遮密度的網狀銅線覆包電纜的屏蔽構造,細密而高導通率、高響應頻率的屏蔽鍍錫銅線,以最大的吸收與最快的傳導而遮蔽與過濾外部對信號的干擾,以確保傳輸信號的干擾最小。

5.EMC的安裝

  在雙屏蔽的編碼器電纜上,外部屏蔽層兩側,內部屏蔽層一側安裝在驅動連接上。

  整個驅動系統編碼器信號傳輸路徑,在后續的推文中將給大家介紹有關于EMC的安裝。

2  模擬測速電機

  除各類數字量的測速裝置外,在驅動系統中經常會用到模擬測速機。在西門子直流驅動系統中預留這樣的信號接口,在很多傳統應用中,比如龍門機床的主軸,擠出設備,冶金軋機等,依舊采用。

  模擬量信號在信號傳輸過程的衰減,背景噪聲,模擬電路的零飄等方面,相較于數字量信號更容易受電磁干擾。

總結一句話:編碼器專用電纜,金屬橋架的安裝布線屏蔽干擾還是很有必要的.

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