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如何解決高精度編碼器應用中的干擾問題

時間:2019-09-17 瀏覽次數:2166

 精度編碼器在很多領域都有應用,其中在運動控制系統中作為一些自動化設備的核心部分,是高速電機編碼器一個常見的應用。高速電機編碼器的可靠性和穩定性直接影響設備的性能,而影響其可靠性和穩定性的主要因素之一是抗干擾問題,本文就來說說這個干擾問題,以及如何解決干擾問題。

  一、高速電機編碼器的干擾現象

  在應用中,常會遇到以下幾種主要干擾現象:

  1、控制系統未發指令時,電機無規則地轉動。

  2、與交流伺服系統共用同一電源的設備(如顯示器等)工作不正常。

  3、伺服電機停止運動,運動控制器讀取電機位置時,由電機端部的高速電機編碼器反饋回的數值無規律亂跳。

  4、伺服電機運行時,所讀取的高速電機編碼器的值與所發出指令值不吻合,且誤差值是隨機的,無規律的。

  5、伺服電機運行時,所讀取的高速電機編碼器的值與所發出指令值的差值為一穩定的值或呈周期性變化。

  二、高速電機編碼器的干擾源分析

  干擾進入運動控制系統的渠道主要有兩類:

  一是信號傳輸通道干擾,干擾通過與系統相聯的信號輸入通道、輸出通道進入;二是供電系統干擾。

  信號傳輸通道是控制系統或驅動器接收反饋信號和發出控制信號的途徑,因為脈沖波在傳輸線上會出現延時、畸變、衰減與通道干擾,在傳輸過程中,長線的干擾是主要因素。

  任何電源及輸電線路都存在內阻,正是這些內阻才引起了電源的噪聲干擾,如果沒有內阻,無論何種噪聲都會被電源短路吸收,在線路中不會建立起任何干擾電壓,此外,交流伺服系統驅動器本身也是較強的干擾源,它可以通過電源對其他設備進行干擾。

  三、高速電機編碼器抗干擾的措施

  1、供電系統的抗干擾設計

  (1)實行電源分組供電,例如,將執行電機的驅動電源與控制電源分開,以防止設備間的干擾。

  (2)采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅動器對其他設備的干擾。該措施對以上幾種干擾現象都可以有效地抑制。

  (3)采用隔離變壓器,考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初次級線圈的互感耦合,而是靠初次級寄生電容耦合的,因此隔離變壓器的初次級之間均用屏蔽層隔離,減少其分布電容,以提高抗共模干擾能力。

  2、信號傳輸通道的抗干擾設計

  (1)光電耦合隔離措施

  在長距離傳輸過程中,采用光電耦合器,可以將控制系統與輸入通道、輸出通道以及伺服驅動器的輸入、輸出通道切斷電路之間的。如果在電路中不采用光電隔離,外部的尖峰干擾信號會進入系統或直接進入伺服驅動裝置,產生*種干擾現象。

  (2)雙絞屏蔽線長線傳輸

  信號在傳輸過程中會受到電場、磁場和地阻抗等干擾因素的影響,采用接地屏蔽線可以減小電場的干擾。雙絞線與同軸電纜相比,雖然頻帶較差,但波阻抗高,抗共模噪聲能力強,能使各個小環節的電磁感應干擾相互抵消。另外,在長距離傳輸過程中,一般采用差分信號傳輸,提高抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線長線傳輸可以有效地抑制第二、三、四種干擾現象的產生。

  (3)接地

  接地可以消除電流流經地線時所產生的噪聲電壓,除了要將伺服系統接大地外,信號屏蔽線也要接地,防止靜電感應和電磁干擾。如果沒有正確的接地,則可能會出現第二種干擾現象。

  綜上所述,高速電機編碼器的干擾源主要有兩種,同樣的抗干擾措施也有兩種,供電系統的抗干擾設計和信號傳輸通道的抗干擾設計。

 

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