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旋轉編碼器電纜線是什么樣的?
發布時間:2019-04-08
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旋轉編碼器信號電纜越粗越好嗎?專業編碼器電纜長什么樣?


旋轉編碼器信號是高頻電磁波信號,高頻信號走導體表面。不是走電流電壓直流信號或者低頻信號講直流電阻的,芯線沒有必要很粗,粗線確實也增加了外邊表面面積,但是截面積與線徑是平方關系,而導線外表面積與線徑是一次方關系,單純芯線材料的加粗浪費了銅材料。旋轉編碼器專用電纜的芯線粗細關系到表面積的大小和分布電容的設計,并不是隨意加粗的,截面積增加一倍,外邊面積僅增加了40%,較粗的信號芯線反而會改變線間電容設計,更易發生串音干擾,或者外部高頻電磁串入干擾。如果感覺上要粗更好一些,也必須是有信號線與電源線有粗細搭配的,有電容特性電感特性針對信號頻率有過專門設計的。


有些自動化項目設計要求旋轉編碼器信號線達0.75平方以上的是誤導了,那樣粗的如果沒有經電纜特性的電容電感設計,距離長的也會形成較大的線間電容,A相與B相會高頻走電容而串音,并信號線與屏蔽層形成電容,引入漏過的高頻干擾。但是電纜內的作為電源0V線,卻是越粗越好的,加粗的0V線可以與屏蔽層形成較大的線間電容,將干擾的高頻信號吸收從0V線引走。電纜內不用的線可以合并為0V線。


作為參考,德國海德漢的編碼器電纜,信號線僅0.14平方,0V線是0.5平方。



海德漢編碼器電纜提供的數據很少,僅僅從信號電纜外觀看,最初的印象是信號線很細(僅0.14平方?。┻@與某些“專家”們講的“編碼器線要盡量粗”大相徑庭,(你要打算走多大的電流啊),屏蔽層金屬線很多很細而致密,幾乎達到100%的遮蔽。再看上面的參數表,結合我前面的介紹我們來看:4對0.14平方的信號線,4根0.5平方的電源線,信號線與電源線的粗細比是1:3.5。也就是電纜表面積形成的電容比1:3.5。如果有高頻干擾穿透了屏蔽層進入,也因為屏蔽層與電源線的電容更大,而從電源線上走了。海德漢要求備用一組電源,如果不用備用電源線,也可以兩根電源線合并達到更粗。電纜的電容特性線間分布電容90pF/m,電感特性是延遲時間6ns/m。傳輸150米。如果電源線用2根合并后傳輸更遠,一般有超過200米。


十多年前在某海軍維修基地8吊點同步起吊潛艇維修,我用過海德漢編碼器及電纜最長接近了300米,變頻器是ABB的,當時只有在ABB變頻器上找到了帶有推挽式含反相信號的接口A+/A-,B+/B-。這樣的含有反相信號并配合專用的編碼器信號電纜,才能夠保證在200米后仍然能夠獲得穩定與高保真的信號。而當初的那個項目最遠走到了300米。


再來看一根十多年前我定制的編碼器電纜:

1, 高密度細線屏蔽層,接近100%的遮蔽度。

2, 信號芯線為0.079超細高純度軟銅線,30股絞,在同等電纜平方截面積下,多股細線達到最大的周邊表面積,高頻信號走導體表面。

3, 電源線為加粗的105股0.079超細高純度軟銅線,”粗“是股數多,而不是真的就一根粗線。電源線與信號線(外徑面積)電容比為3.5:1。

4, 廠方實驗室測得的線間電容大約在97到100pF/m

5, 廠方實驗室測得的延遲為7ns/m

6, 此電纜專為編碼器信號傳輸超過30米而設計,脈沖頻率(電子開關頻率)小于800KHz。

雙屏蔽層有沒有用?

雙屏蔽層解決幾個問題,第1是兩層屏蔽層“臉皮”足夠厚,足以擋住更多的電磁輻射干擾。第2是對混亂的兩端接地買單,最外層可以兩端接地,內層懸浮或者單端接地。實際上如果需要兩端等電位連接,可以信號電纜外再拉一根較粗的銅導線。第3,內外雙層屏蔽層可以成為電容,吸收掉透過的高頻干擾信號。這與專業電纜的0V線較粗與屏蔽層形成線間電容異曲同工了。如果理解了雙屏蔽層是如何有效的,也許你就不需要雙屏蔽層電纜了。


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