电感式角度编码器如何解决干扰?

核心提示方法/步骤第一步: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器件,现场出现较为严重干扰的情况。增量信号接收的光电耦合器隔

方法/步骤

第一步: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器件,现场出现较为严重干扰的情况。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。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。

第二步: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,那很有可能是遇见电机外壳“交流漏电”了。电动机本身同时也是一个发电机,在启动的瞬间,电机动力与“发电”反电动势是不平衡的,这种不平衡使电机产生加速运动,但这种不平衡也有可能会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测得的电阻量,无法确定在电机启动的瞬间能够有很好的交流导通接地。在这种情况下,建议编码器外壳(包括编码器的转轴)要与电机外壳绝缘隔离。

第三步:编码器电源:选择具有宽工作电源与信号短路保护的编码器,很多的编码器干扰来自于其供电电源的波动,和电源 0V 基准的破坏。要避免此类干扰情况的出现,现场的编码器应由特定的工作电源独立供电,并且在输出功率选择上需做到足够大(编码器标示功耗的2倍以上);同时,选择的编码器应具有宽工作电压,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的性能;另外,在选择编码器时,需考虑信号对电源的短路保护(信号线对电源的正负极短接不会“烧”坏编码器),就是说编码器设计中已经对信号的 0V 基准波动有了过滤或截断设计。

第四步:信号电缆选择,选择专业的编码器专用双绞屏蔽电缆,不仅仅是编码器内部电路的保护,编码器自带的用于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,并且电缆需要有超细的高密度高导通性的金属细线编织成的屏蔽保护层,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。

第五步:反向通道:反向通道是为了提高信号的传输距离,额外地输出 A、B 和 Z 通道的反相信号。这种传送标准特性符合 RS422 接口,并且推挽式输出也可以自选反相输出。

第六步:增量编码器的信号选择,应选择具有反相通道的输出信号(HTL-G6),一方面,具备 9~30V 的宽电源与极性、短路保护功能的编码器不易损坏;另一方面由于干扰源对于编码器正反相的信号的干扰作用相当,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可达到 200米,依据电缆、现场情况与信号频率。

第七步: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,使电磁屏蔽层内部的电路免受高频干扰磁场的影响。

第八步: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信号也无法外逸去影响外部电路。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。

优先编码器如何实现优先

一、问:增量旋转编码器选型有哪些注意事项?

应注意三方面的参数:

1. 械安装尺寸,包括定位止口,轴径,安装孔位;电缆出线方式;安装空间体积;工 作环境防护等级是否满足要求。

2. 分辨率,即编码器工作时每圈输出的脉冲数,是否满足设计使用精度要求。

3.电气接口,编码器输出方式常见有推拉输出(F型HTL格式),电压输出(E),集

电极开路(C,常见C为NPN型管输出,C2为PNP型管输出),长线驱动器输出。其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。

二、问:请教如何使用增量编码器?

1,增量型旋转编码器有分辨率的差异,使用每圈产生的脉冲数来计量,数目从6到5400或更高,脉冲 数越多,分辨率越高;这是选型的重要依据之一。

2,增量型编码器通常有三路信号输出(差分有六路信号):A,B和Z,一般采用TTL 电平,A脉冲在前,B脉冲在后,A,B脉冲相差90度,每圈发出一个Z脉冲,可作为参考机械零位。一般利用A超前B或B超前A进行判向,我公司增量型编码器定义为轴端看编码器顺时针旋转为正转,A超前B为90°,反之逆时针旋转为反转B超前A为90°。也有不相同的,要看产品说明。

3,使用PLC采集数据,可选用高速计数模块;使用工控机采集数据,可选用高速计数板卡;使用单片机采集数据,建议选用带光电耦合器的输入端口。

4,建议B脉冲做顺向(前向)脉冲,A脉冲做逆向(后向)脉冲,Z原点零位脉冲。

5,在电子装置中设立计数栈。

三、从接近开关、光电开关到旋转编码器:

工业控制中的定位,接近开关、光电开关的应用已经相当成熟了,而且很好用。可是,随着工控的不断发展,又有了新的要求,这样,选用旋转编码器的应用优点就突出了:

信息化:除了定位,控制室还可知道其具体位置;

柔性化:定位可以在控制室柔性调整;

现场安装的方便和安全、长寿:拳头大小的一个旋转编码器,可以测量从几个μ 到几十、几百米的距离,n个工位,只要解决一个旋转编码器的安全安装问题,可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦,容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电码盘,无机械损耗,只要安装位置准确,其使用寿命往往很长。

多功能化:除了定位,还可以远传当前位置,换算运动速度,对于变频器,步进电机等的应用尤为重要。

经济化:对于多个控制工位,只需一个旋转编码器的成本,以及更主要的安装、维护、损耗成本降低,使用寿命增长,其经济化逐渐突显出来。

如上所述优点,旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合。

五、关于电源供应及编码器和PLC连接:

一般编码器的工作电源有三种:5Vdc、5-13

Vdc或11-26Vdc。如果你买的编码器用的是11-26Vdc的,就可以用PLC的24V电源, 需注意的是:

1. 编码器的耗电流,在PLC的电源功率范围内。

2. 编码器如是并行输出,连接PLC的I/O点,需了解编码器的信号电平是推拉(或称推挽式)输出还是集电极开路输出,如是集电极开路输出的,有N型和P型两种,需与PLC的I/O极性相同。如是推拉式输出则连接没有什么问题。

3 编码器如是驱动器输出,一般信号电平是5V的,连接的时候要小心,不要让24V的电源电平串入5V的信号接线中去而损坏编码器的信号端。(我公司也可以做宽电压驱动器输出(5-30 Vdc),有此要求定货时要注明)

六、在很多的情况之下是编码器并没有坏,而只是干扰的原因,造成波型不好,导致计数 不准。请教如何进行判断?

编码器属精密元件,这主要因为编码器周围干扰比较严重,比如:是否有大型电动机、电焊机频繁起动造成干扰,是否和动力线同一管道传输等。

选择什么样的输出对抗干扰也很重要,一般输出带反向信号的抗干扰要好一些,即A+~A-,B+~B-,Z+~Z-,其特征是加上电源8根线,而不是5根线(共零)。带反向信号的在电缆中的传输是对称的,受干扰小,在接受设备中也可以再增加判断(例如接受设备的信号利用A、B信号90°相位差,读到电平10、11、01、00四种状态时,计为一有效脉冲,此方案可有效提高系统抗干扰性能(计数准确))。

就是编码器也有好坏,其码盘电子芯片内部电路信号输出的差别很大,要不然怎么一个1000线的增量型编码器会从300多元到3000多元差别那么大呢

①排除(搬离、关闭、隔离)干扰源,②判断是否为机械间隙累计误差,③判断是否为控制系统和编码器的电路接口不匹配(编码器选型错误);①②③方法偿试后故障现象排除,则可初步判断,若未排除须进一步分析。

判断是否为编码器自身故障的简单方法是排除法。现在我公司编码器已大规模生产,技术生产已成熟运用,产品故障率控制在千分之几。排除法的具体方法是:用一台相同型号的编码器替换上去,如果故障现象相同,可基本排除是编码器故障问题,因为两台编码器同时有故障的小概率事件发生可能很小,可以看作为0。假如换一台相同型号编码器上去,故障现象立刻排除,则可基本判定是编码器故障。

七、何为长线驱动?普通型编码器能否远距离传送?

答:长线驱动也称差分长线驱动,5V,TTL的正负波形对称形式,由于其正负电流方向相反,对外电磁场抵消,故抗干扰能力较强。普通型编码器一般传输距离是100米,如果是24V

HTL型且有对称负信号的,传输距离300-400米。

八、问:能否简单介绍旋转编码器检测直线位移的方法?

答: 1,使用“弹性连轴器”将旋转编码器与驱动直线位移的动力装置的主轴直接联轴。

2,使用小型齿轮(直齿,伞齿或蜗轮蜗杆)箱与动力装置联轴。

3,使用在直齿条上转动的齿轮来传递直线位移信息。

4,在传动链条的链轮上获得直线位移信息。

5,在同步带轮的同步带上获得直线位移信息。

6,使用安装有磁性滚轮的旋转编码器在直线位移的平整钢铁材料表面获得位移信息 (避免滑差)。

7,使用类似“钢皮尺”的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线位移信息(数 据处理中须克服叠层卷绕误差)。

8,类似7,使用带小型力矩电机的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线位移信息(目前德国有类似产品,结构复杂,几乎无叠层卷绕误差)。

九、增量光栅Z信号可否作零点?圆光栅编码器如何选用?

无论直线光栅还是轴编码器其Z信号的均可达到同AB信号相同的精确度,只不过轴 编码器是一圈一个,而直线光栅是每隔一定距离一个,用这个信号可达到很高的重复精度。可先用普通的接近开关初定位,然后找最为接近的Z信号(每次同方向找),装的时候不要望忘了将其相位调的和光栅相位一致,否则不准。

根据你的细分精度要求和分辩率要求选用。精度高自然要选用每周线纹高的,精度不高,就没必要选用高线纹数的圆光栅编码器了。

十、增量型编码器和绝对型编码器有何区别?做一个伺服系统时怎么选择呢?

常用的为增量型编码器,如果对位置、零位有严格要求用绝对型编码器。伺服系统要具体分析,看应用场合。

测速度用常用增量型编码器,可无限累加测量;测位置用绝对型编码器,位置唯一性(单圈或多圈),最终看应用场合,看要实现的目的和要求。

优先编码器将在输入端的输入信号排定优先顺序,只对同时输入的几个信号中优先权最高的一个进行编码。优先编码器能将多个二进制输入压缩成更少数目输出,其输出是序数0到输入最高有效位的二进制表示。优先编码器常用于在处理最高优先级请求时控制中断请求。

编码器可以排列连接在一起,组成更大规模的编码器,如6个4线-2线优先编码器可以组成1个16线-4线编码器,其中信号源作为4个编码器的输入,前4个编码器的输入作为2个编码器的输入。

优先编码器和简单编码器的选择情况

1、优先编码器相比简单编码器电路有更强的处理能力,因为其能处理所有的输入组合情况。在编码器的功能表中,不论无关项的值是什么,都不影响输出,只有最高优先级的输入有变化时,输出才会改变。

2、简单编码器电路可以接受2中的一个有效输入,并在n条并行输出线上生成一个二进制码。如果一个输入电路只允许一个有效输入,简单编码器相对于优先编码器是一个更好的选择,因为需要比较少的逻辑门来实现。

以上内容参考 -优先编码器

 
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