如何解決高精度編碼器應用中的干擾問(wèn)題
更新時(shí)間:2019-09-17 瀏覽次數:7146
高精度編碼器在很多領(lǐng)域都有應用,其中在運動(dòng)控制系統中作為一些自動(dòng)化設備的核心部分,是高速電機編碼器一個(gè)常見(jiàn)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(wèn)題,本文就來(lái)說(shuō)說(shuō)這個(gè)干擾問(wèn)題,以及如何解決干擾問(wèn)題。
一、高速電機編碼器的干擾現象
在應用中,常會(huì )遇到以下幾種主要干擾現象:
1、控制系統未發(fā)指令時(shí),電機無(wú)規則地轉動(dòng)。
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(dòng),運動(dòng)控制器讀取電機位置時(shí),由電機端部的高速電機編碼器反饋回的數值無(wú)規律亂跳。
4、伺服電機運行時(shí),所讀取的高速電機編碼器的值與所發(fā)出指令值不吻合,且誤差值是隨機的,無(wú)規律的。
5、伺服電機運行時(shí),所讀取的高速電機編碼器的值與所發(fā)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(jìn)入運動(dòng)控制系統的渠道主要有兩類(lèi):
一是信號傳輸通道干擾,干擾通過(guò)與系統相聯(lián)的信號輸入通道、輸出通道進(jìn)入;二是供電系統干擾。
信號傳輸通道是控制系統或驅動(dòng)器接收反饋信號和發(fā)出控制信號的途徑,因為脈沖波在傳輸線(xiàn)上會(huì )出現延時(shí)、畸變、衰減與通道干擾,在傳輸過(guò)程中,長(cháng)線(xiàn)的干擾是主要因素。
任何電源及輸電線(xiàn)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(méi)有內阻,無(wú)論何種噪聲都會(huì )被電源短路吸收,在線(xiàn)路中不會(huì )建立起任何干擾電壓,此外,交流伺服系統驅動(dòng)器本身也是較強的干擾源,它可以通過(guò)電源對其他設備進(jìn)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(shí)行電源分組供電,例如,將執行電機的驅動(dòng)電源與控制電源分開(kāi),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(dòng)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(guò)變壓器主要不是靠初次級線(xiàn)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(cháng)距離傳輸過(guò)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(dòng)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(huì )進(jìn)入系統或直接進(jìn)入伺服驅動(dòng)裝置,產(chǎn)生*種干擾現象。
(2)雙絞屏蔽線(xiàn)長(cháng)線(xiàn)傳輸
信號在傳輸過(guò)程中會(huì )受到電場(chǎng)、磁場(chǎng)和地阻抗等干擾因素的影響,采用接地屏蔽線(xiàn)可以減小電場(chǎng)的干擾。雙絞線(xiàn)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(gè)小環(huán)節的電磁感應干擾相互抵消。另外,在長(cháng)距離傳輸過(guò)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(xiàn)長(cháng)線(xiàn)傳輸可以有效地抑制第二、三、四種干擾現象的產(chǎn)生。
(3)接地
接地可以消除電流流經(jīng)地線(xiàn)時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓,除了要將伺服系統接大地外,信號屏蔽線(xiàn)也要接地,防止靜電感應和電磁干擾。如果沒(méi)有正確的接地,則可能會(huì )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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