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编码器信号干扰的处理方法有哪些?

作者:小时 浏览: 发表时间:2021-07-12 11:14:39 来源:互联网

编码器信号干扰的处理方法有哪些?

首先就是编码器的质量选型问题,佛山时硕电子(gdshishuo.com)小编提醒别只迷信是不是进口的,编码器的选型生产质量正确才是第一步的,这是首要考虑的因素。

I.屏蔽技术选择完整的金属非螺钉外壳屏蔽编码器

1.静电屏蔽:静电屏蔽是由铜或铝制的金属制成,作为封闭的金属套管,连接到地面,将需要屏蔽的编码器电路放置,使外部干扰电场该字段不会影响内部电路。相反,由编码器内部电路产生的电源线不能拓展外部电路。静电屏蔽不仅防止静电干扰,还防止了交流电场的干扰,因此许多仪器的外壳由导电材料制成并接地。

作为金属屏蔽的外壳,它应该用屏蔽包裹,并且没有锋利的角部和不同的金属材料,并且金属导体尖端是“尖端效应”,以成为电场变形干扰吸收天线。类似地,由于金属特性的差异,不同材料的螺钉被引入干扰。编码器壳体边缘光滑并施加到可拧紧封装技术,以确保金属屏蔽的最佳结果。

2.低频磁性面膜:低频磁掩模是用于隔离低频磁场和固定磁场耦合干扰的有效措施。在线圈周围的线束或线圈周围存在任何磁场,并且物镜磁场可能导致磁场耦合对仪器的信号线或仪器的干扰。为了防止磁场耦合干扰,必须用作屏蔽的高导电材料,以允许从磁阻中较小的磁屏蔽的低频干扰磁力线,因此低频磁屏蔽内的电路来自低频磁场耦合干涉。例如,仪器的铁壳充当低频屏蔽。静电屏蔽的效果同时接地以进行进一步的外壳。

金属炼铁壳体,或更大的编码器金属铝壳,使得外部磁干扰源远离内部电源,传感器和内部MCU,吸收外部磁场的变化,以及全金属屏蔽吸收低频磁力振荡能量。磁源磁场干涉的衰减。

3.电磁屏蔽:电磁屏蔽也由屏蔽,屏蔽盒等制成,并且受保护电路被具有良好导电金属材料的金属材料包围。它屏蔽干扰对象不是电场,而是高频(40 kHz或更多)的磁场。当由干扰源产生的高频磁场遇到良好导电的电磁屏蔽层时,外表面会引起相同频率的涡电流,从而消耗高频干扰的能量,使电磁屏蔽内的电路内部是高。频繁地错过磁场的影响。

4.减少信号传输的端子尖端的尖端,尽管电缆直接到接收端。信号传输中间的接收电缆线头是暴露的干扰吸收“天线”单元,尤其是电线和金属尖角,似乎是天线延伸。这款连接电缆应试图没有曝光弹头,做一个触摸的处理,应该尽量避免电线和尖角在信号传输中。

其次,应选择增量编码器的信号选择以具有反相信道的输出信号。

应选择A + AB + BZ + ZZZZZ的6通道信号输出类型的增量编码器,其中推拉式反相信号6通道HTL-G6(A / A-,B / B. - ,Z / Z-),9-30V宽的电源优点和极性的一侧,短路保护不易损坏,另一方面,由于干扰源的干扰以使其不舒服干扰编码器,接收设备的编码器的干扰可以被取消,这种增量编码器信号可以达到无干扰传输,转移也更远(电缆,根据电缆和现场条件),这些信号主要在欧式变频器中界面(例如ABB,Siemens逆变器,在冶金,端口机械中,首先都应考虑。

建议不要使用NPN型编码器,除非您是一个不害怕的抗干扰大师。我已经花了关于NPN和PNP的另一篇文章的原因。

第三,信号电缆选择,选择专业编码器特殊电缆扭屏蔽电缆

仅仅是编码器内部电路的电路,编码器的信号传输电缆配有编码器的输出信号,外部扩展信号电缆应使用编码器信号专用双链电缆,以及电缆屏蔽具有超细的高密度高电导金属薄线,织成保护层,吸收外部辐射的高频电磁场变化,从而充当屏蔽保护。

例如,无线电广播的本质是电磁波,因此电磁屏蔽也可以吸收它们的能量,这是我们无法在汽车(钢体,但不是地面)中收到无线电,但必须拔出收音机的原因在汽车外面。

当电磁屏蔽接地时,它可以同时且静电屏蔽,电磁波的屏蔽效果更好。通常可以同时用作传输线中使用的铜网屏蔽电缆,以同时发挥电磁屏蔽和静电屏蔽的功能。

电缆屏蔽的地面通常在信号中单端接地接收端。

注意,扭曲电缆的“扭曲”的作用用作信号配对的使用,并且没有收集器打开的NPN和PNP的单极信号没有疲劳效果。对于A +和双绞线,B +和B双绞线,Z +和Z-双绞线。即使只有A +,B +,双绞线连接到接收端,也将配对信号被传输到接收端,并且暂停没有接收信号的信号绝热。

第四,选择具有宽工作电压和信号短路保护的编码器

许多干扰来自编码器的电源 - 电源波动,电源损坏0V基准,这要求现场编码器操作电源应在发现干扰的情况下独立提供给编码器,并输出力量。选择足够大(编码器的功耗超过2倍)。所选编码器还应具有宽的工作电压,例如9-30VDC的工作电压甚至5-30VDC,表示编码器内部电路的设计为工作电源,已经考虑了抗高血压调节器过滤输入电源,电源抗波动性干扰更为良好。此外,要选择编码器信号的短路保护(信号线路短到电源正负),这也是一个过滤或截断设计,它已经波动到编码器设计中的0V参考波动。

V.接地技术

接地是一种确保人员和设备的安全性和干扰的方法。合理选择接地方法是抑制电容耦合,电感耦合和电阻耦合,减少或损害干扰的重要措施。

编码器信号被发送到接收设备,在实际的行业站点中,由于相位距离更长,信号传输线也更长,因此将跳转测量数据,导致错误。解决这些问题必须由接收端进行接地。所谓的接地装置,如果在电路中使用多点接地,则可以由于位置的不同位置而形成电路的干扰信号,因此可以将其接地到接收端电路,如果不可能实现一点接地,则接地线被加宽以使得能够避免信号干扰源的每个场所的潜力。

我们对地面的检查是基于静电电阻的测量,但在一个交流动态装置环境,如电机,逆变器,它不仅是静态电阻,而且包括电磁场动态的电容变化,所以接地也是如此有必要考虑电容匹配的接地。或增加地面增加加电容滤波。

外观:对地盐是否有用?也许这很有用。地球是一个非常大的电容器,其是临时盐水,其增加表面接触面积并转动,增加电容滤波。文明的实践是增加倒立地面的金属板面积和粗体接地。

看不到屏蔽线\看到外壳接地,如果你没有良好的抓住地面(包括通过静态电阻测量测量的瞬时电阻的瞬时平衡),那么我的建议是大型设备这个地方。 ,小型设备与悬架隔离---干扰干扰环境,小法术不大。

六,隔离措施

隔离是通过隔离抑制干扰的技术措施是一种破坏干扰途径。

编码器工作功率如果选择了DC / DC隔离电源,它主要用于电源系统,还有许多其他设备在工作中工作,干扰更严重。

被增量信号接收的光电耦合器被隔离,并且它被施加到增量脉冲信号的接收单元电路。目前,越来越多的光电耦合器在自动检测系统中增加,以提高系统防电流模式干扰能力。

光电耦合器是电光耦合器件。其输入量为电流,输出也是电流,但输入,输出与电气绝缘。保证输入环路和输出环路的电隔离。

编码器安装的绝缘隔离:在大电动机和逆变器的情况下,如果存在干扰问题,则可能会满足电机外壳的“交流漏点”。电动机本身也是发电机,交替激励电流和背部电动运动,可以在电动机壳体上产生电磁场。特别是在启动时刻,电机功率和“发电”背部电力不平衡。这种不平衡由电动机的加速运动驱动,但是这种不平衡的电磁场也用作电动机壳体,可以在电动机壳体上产生瞬时交流泄漏。我们只是在电动机壳体接地的静态测量电阻器,并且不能在瞬间确定在电动机中移动。在这种情况下,建议编码器外壳(包括编码器轴)与电动机壳体绝缘。

七,带宽频率选择接收设备

选择接收设备的带宽接收频率的选择不是,越高越大,的清晰频率越好,表示其响应对信号上升下降沿敏感。这对干扰也更敏感。应根据实际使用的最高信号频率选择适当的最大接收频率。在欧洲的一些接收设备中,已经存在最高频率的设置。

8.更改绝对值编码器

绝对值编码器的信号和历史,任何干扰都可以重读信号,不受以前的历史事件(干扰)的影响,额外的绝对值编码器可用软滤波技术,信号在某些绝对编码器中的信号已添加,并添加了检查代码。已添加检查,不同或检查和CRC检查,例如绝对值编码器数字总线输出模式。由检查代码引起的干扰引起的各个数字的突变数据收缩。因为绝对值编码器的每个读取数据是独立的,所以它独立于先前的历史,因此可以通过软过滤技术通过不合理的数据去除突变。

一、屏蔽技术选择全金属无螺丝封闭外壳屏蔽的编码器

1.静电屏蔽:静电屏蔽就是用铜或铝等导电性能良好的金属为材料制作成封闭的金属外壳,并与地线连接,把需要屏蔽的编码器电路置于其中,使外部干扰电场的电力场不影响其内部的电路。反过来,编码器内部电路产生的电力线也无法外逸去影响外电路。静电屏蔽不但能够防止静电干扰,也一样能防止交变电场的干扰,所以许多仪器的外壳用导电材料制作并且接地。

作为金属屏蔽层的外壳,应全包裹屏蔽的,并尽量没有带有尖角部分和不同金属材质的螺丝,金属导体尖角因“尖端效应”而成为一个电场畸变的干扰吸收天线。同样的,不同材质的螺丝因为金属特性的不同,一样会有边界的尖端效应而引入干扰。编码器外壳边角圆滑并应用无螺丝的封装技术,可保证金属屏蔽层的最佳效果。

2.低频磁屏蔽:低频磁屏蔽就是用来隔离低频磁场和固定磁场耦合干扰的有效措施。任何通过电流的导线或线圈周围都存在磁场,客观存在磁场,它们可能对检测仪器的信号线或者仪器造成磁场耦合干扰。为了防止磁场耦合干扰,必须采用高导磁材料作屏蔽层,以便让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过,使低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合干扰的影响。例如,仪器的铁皮外壳就起到低频磁屏蔽的作用。若进一步将外壳接地,以同时起静电屏蔽的作用。

金属铁制的外壳,或者较大的编码器金属铝制的外壳,可使得外部磁干扰源远离内部电源、传感器及内部MCU,吸收外部磁场的变化能量,全金属屏蔽层可吸收低频磁振荡产生的能量。减弱磁源磁场的干扰。

3.电磁屏蔽:电磁屏蔽也是采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形,将被保护的电路包围在其中。它屏蔽的干扰对象不是电场,而是高频(40KHz以上)磁场。干扰源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时,就在其外表面感应出同频率的电涡流,从而消耗了高频干扰的能量,从而使电磁屏蔽层内部的电路免受高频干扰磁场的影响。

4.减少信号传输的接线端子尖角线头,尽量一根电缆线直接到接收端。信号传输中间的接收电缆线头是一个暴露的干扰吸收“天线”单元,尤其是线头和金属尖角,好像是伸出去的天线,这连接线缆时应尽量没有暴露外翘的线头,做圆滑性处理,在信号传输中应尽力避免线头与尖角。

二、增量编码器的信号选择,应选择具有反相通道的输出信号

应选择A+A-B+B-Z+Z-的6通道信号输出类型的增量编码器,其中,推挽式含反相信号6通道HTL-G6(A/A-,B/B-,Z/Z-),一方面其9—30V的宽电源优点与极性、短路保护不易损坏,另一方面由于干扰源对于编码器正反相的信好的干扰作用相当,干扰在编码器接收设备中可抵消,此类增量编码器信号传递可达到无干扰传输,传递也更远(专用电缆200米,依据电缆与现场情况),此类信号以欧系变频器接口为主(例如ABB、西门子变频器),在冶金、港口机械中应首先考虑使用。

 

三、信号电缆选择,选择专业的编码器专用电缆双绞屏蔽电缆

不仅仅是编码器内部的电路的保护,编码器自带的输出信号的信号传输电缆,以及外接的加长信号电缆,都应选用编码器信号专用的双绞屏蔽电缆,并电缆屏蔽层有超细的高密度高导通性的金属细线编织成保护层,可以吸收外部辐射的高频电磁场变化,从而起到屏蔽保护的作用。

举例来说,无线电广播的本质是电磁波,所以电磁屏蔽也能吸收掉它们的能量,这就是我们在汽车(钢板车身,但并未接地)里收不到电台,而必须将收音机的天线拉出车外的原因。

若将电磁屏蔽层接地,它可同时兼有静电屏蔽作用,对电磁波的屏蔽效果就更好。通常作为传输线使用的铜质网状屏蔽电缆接地时就能同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽的作用。

电缆屏蔽层的接地,通常是在信号接收端的单端接地。

注意,双绞屏蔽电缆的“双绞”的作用,是作为信号配对的使用的,对于集电极开路的NPN和PNP的单极信号没有双绞的效果。对于A+与A-要双绞配对,B+与B-双绞配对,Z+与Z-双绞配对。即使在接收端如果只接A+,B+,双绞线一样要将配对信号传输到接收端,而不用接的信号绝缘悬空。

四、选择具有宽工作电压与信号短路保护的编码器

很多干扰来自于编码器的供电电源----电源的波动,电源0V基准的破坏,这要求在发现现场有干扰的情况下,现场的编码器工作电源应独立给编码器供电,并输出功率选择有足够大(编码器标示功耗的2倍以上)。而选择的编码器也应具有宽工作电压,例如9—30Vdc甚至5—30Vdc的工作电压,这表明编码器内部电路对工作电源的设计,已经考虑了输入电源的降压稳压滤波,有较好的电源抗波动性干扰。另外,要选择编码器信号对电源的短路保护(信号线对电源的正负极短接不烧),这也是编码器设计中已对于信号对0V基准波动的有过滤或截断设计。

五,接地技术

接地是保证人身和设备安全、抗干扰的一种方法。合理地选择接地方式是抑制电容性耦合、电感性耦合及电阻耦合,减小或削弱干扰的重要措施。

编码器信号传输至接收设备,在实际的工业现场,由于两者相距离较长,信号传输线也较长,所以测量的数据会发生跳动、造成误差变大。解决此类问题必须按接收端一点接地原则。所谓一点接地就是指在电路中如果采用多点接地的话,由于各接地点的电位不同就可能形成电路的干扰信号,因此在电路中尽可能的做到在接收端一点接地,如果不能实现一点接地,则尽量将接地线加宽,以使各接地点的电位相近,以免形成信号干扰源。

我们对接地的检查,都是基于静态电阻的测量,但是在有电机、变频器等交流动态设备环境下,已经不仅仅是静态的电阻,而是包含了电磁场动态的电容电感变化,所以接地也要考虑有电容匹配的接地。或者增加接地面积增加电容滤波性。

题外话:接地撒把盐、撒泡尿有用吗?也许有用。大地就是一个很大的电容,那种临时性的撒盐就是增加了对地接触面积和导通,增加了电容滤波。文明的做法是加大入地的金属板面积和加粗接地线。

不要看到屏蔽线\看到外壳就接地,如果你对接地是否做好没有把握(包括静态电阻测量的等电位和交流动态下的瞬间等电位平衡),那我的建议是此地的大设备接地,小器件隔离悬浮----干扰环境下拼体量的,小的拼不过大的。

六、隔离措施

隔离是破坏干扰途径、切断耦合通道,从而达到抑制干扰的一种技术措施。

编码器工作电源如果选择DC/DC隔离电源,主要使用在供电电源系统有很多同时在工作的其他器件,现场出现较为严重的干扰。

增量信号接收的光电耦合器隔离,应用于增量脉冲信号的接收单元电路中。目前,在自动检测系统中越来越多的采用光电耦合器来提高系统的抗共模干扰能力。

光电耦合器是一种电光电耦合器件,它的输入量是电流,输出量也是电流,但是输入、输出之间从电气上看却是绝缘的。保证了输入回路和输出回路的电气隔离。

编码器安装的绝缘隔离:在有大型电机和变频器的场合下,如果碰到有干扰问题,那很有可能是遇见了电机外壳的“交流漏点”了。电动机本身同时也是个发电机,交变的励磁电流和反电动势都会对电机外壳可能产生电磁场影响。尤其是在启动的瞬间,电机动力与“发电”的反电动势是不平衡的,恰是这种不平衡力驱动了电机的加速运动,但是这种不平衡的电磁场也会作用到电机外壳,就有可能在电机外壳上产生瞬间的交流漏电,我们在检查电机外壳的接地只是静态的量测电阻的,无法确定在电机启动的瞬间能够有很好的交流导通接地。在这种干扰情况下,建议编码器外壳(包括编码器转轴)要对电机外壳绝缘隔离。

七、接收设备的带宽频率选择

接收设备的带宽最高接收频率的选择,并不是越高越好,较高的可接收频率的同时,表明其对于信号上升下降沿的响应敏感,这同时也对干扰窜入较敏感了。应根据实际使用的最高信号频率进行计算,选择合适的最高接收频率。在欧系有些接收设备中,已有对于接收最高频率的可设置。

八,改用绝对值编码器

绝对值编码器的信号与历史无关,任何干扰过后可以重新读取信号,而不受前次历史事件影响(干扰),另外,绝对值编码器可用软滤波技术,在有些绝对值编码器的信号形式中已加入了和校验、异或校验和CRC校验,例如绝对值编码器数字总线式输出模式中都已经加入了校验码。通过校验码对比去除传输中干扰引起的个别数位上的突变数据。因为绝对值编码器的每次读取数据是独立性的,与前次历史无关,因此可以将突变的通过对比判断是不合理的数据通过软滤波技术剔除。


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