如何解決高(gāo)精度編碼器(qì)應用中的幹擾問題
更新時間:2019-09-17 浏覽次數:5921
高(gāo)精度編碼器(qì)在很多(duō)領域都有應用,其中在運動控制系統中作為(wèi)一(yī)些自(zì)動化設備的核心部分,是高(gāo)速電(diàn)機(jī)編碼器(qì)一(yī)個(gè)常見(jiàn)的應用。高(gāo)速電(diàn)機(jī)編碼器(qì)的可靠性和穩定性直接影響設備的性能(néng),而影響其可靠性和穩定性的主要因素之一(yī)是抗幹擾問題,本文就(jiù)來說說這個(gè)幹擾問題,以及如何解決幹擾問題。
一(yī)、高(gāo)速電(diàn)機(jī)編碼器(qì)的幹擾現象
在應用中,常會(huì)遇到(dào)以下(xià)幾種主要幹擾現象:
1、控制系統未發指令時,電(diàn)機(jī)無規則地轉動。
2、與交流伺服系統共用同一(yī)電(diàn)源的設備(如顯示器(qì)等)工(gōng)作不正常。
3、伺服電(diàn)機(jī)停止運動,運動控制器(qì)讀(dú)取電(diàn)機(jī)位置時,由電(diàn)機(jī)端部的高(gāo)速電(diàn)機(jī)編碼器(qì)反饋回的數值無規律亂跳。
4、伺服電(diàn)機(jī)運行時,所讀(dú)取的高(gāo)速電(diàn)機(jī)編碼器(qì)的值與所發出指令值不吻合,且誤差值是随機(jī)的,無規律的。
5、伺服電(diàn)機(jī)運行時,所讀(dú)取的高(gāo)速電(diàn)機(jī)編碼器(qì)的值與所發出指令值的差值為(wèi)一(yī)穩定的值或呈周期性變化。
二、高(gāo)速電(diàn)機(jī)編碼器(qì)的幹擾源分析
幹擾進入運動控制系統的渠道主要有兩類:
一(yī)是信号傳輸通(tōng)道幹擾,幹擾通(tōng)過與系統相(xiàng)聯的信号輸入通(tōng)道、輸出通(tōng)道進入;二是供電(diàn)系統幹擾。
信号傳輸通(tōng)道是控制系統或驅動器(qì)接收反饋信号和發出控制信号的途徑,因為(wèi)脈沖波在傳輸線上(shàng)會(huì)出現延時、畸變、衰減與通(tōng)道幹擾,在傳輸過程中,長(cháng)線的幹擾是主要因素。
任何電(diàn)源及輸電(diàn)線路(lù)都存在内阻,正是這些内阻才引起了電(diàn)源的噪聲幹擾,如果沒有内阻,無論何種噪聲都會(huì)被電(diàn)源短路(lù)吸收,在線路(lù)中不會(huì)建立起任何幹擾電(diàn)壓,此外,交流伺服系統驅動器(qì)本身也是較強的幹擾源,它可以通(tōng)過電(diàn)源對其他設備進行幹擾。
三、高(gāo)速電(diàn)機(jī)編碼器(qì)抗幹擾的措施
1、供電(diàn)系統的抗幹擾設計
(1)實行電(diàn)源分組供電(diàn),例如,将執行電(diàn)機(jī)的驅動電(diàn)源與控制電(diàn)源分開(kāi),以防止設備間的幹擾。
(2)采用噪聲濾波器(qì)也可以有效地抑制交流伺服驅動器(qì)對其他設備的幹擾。該措施對以上(shàng)幾種幹擾現象都可以有效地抑制。
(3)采用隔離變壓器(qì),考慮到(dào)高(gāo)頻噪聲通(tōng)過變壓器(qì)主要不是靠初次級線圈的互感耦合,而是靠初次級寄生(shēng)電(diàn)容耦合的,因此隔離變壓器(qì)的初次級之間均用屏蔽層隔離,減少其分布電(diàn)容,以提高(gāo)抗共模幹擾能(néng)力。
2、信号傳輸通(tōng)道的抗幹擾設計
(1)光(guāng)電(diàn)耦合隔離措施
在長(cháng)距離傳輸過程中,采用光(guāng)電(diàn)耦合器(qì),可以将控制系統與輸入通(tōng)道、輸出通(tōng)道以及伺服驅動器(qì)的輸入、輸出通(tōng)道切斷電(diàn)路(lù)之間的。如果在電(diàn)路(lù)中不采用光(guāng)電(diàn)隔離,外部的尖峰幹擾信号會(huì)進入系統或直接進入伺服驅動裝置,産生(shēng)*種幹擾現象。
(2)雙絞屏蔽線長(cháng)線傳輸
信号在傳輸過程中會(huì)受到(dào)電(diàn)場、磁場和地阻抗等幹擾因素的影響,采用接地屏蔽線可以減小(xiǎo)電(diàn)場的幹擾。雙絞線與同軸電(diàn)纜相(xiàng)比,雖然頻帶較差,但波阻抗高(gāo),抗共模噪聲能(néng)力強,能(néng)使各個(gè)小(xiǎo)環節的電(diàn)磁感應幹擾相(xiàng)互抵消。另外,在長(cháng)距離傳輸過程中,一(yī)般采用差分信号傳輸,提高(gāo)抗幹擾性能(néng)。采用雙絞屏蔽線長(cháng)線傳輸可以有效地抑制第二、三、四種幹擾現象的産生(shēng)。
(3)接地
接地可以消除電(diàn)流流經地線時所産生(shēng)的噪聲電(diàn)壓,除了要将伺服系統接大地外,信号屏蔽線也要接地,防止靜(jìng)電(diàn)感應和電(diàn)磁幹擾。如果沒有正确的接地,則可能(néng)會(huì)出現第二種幹擾現象。
綜上(shàng)所述,高(gāo)速電(diàn)機(jī)編碼器(qì)的幹擾源主要有兩種,同樣的抗幹擾措施也有兩種,供電(diàn)系統的抗幹擾設計和信号傳輸通(tōng)道的抗幹擾設計。
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