如何解決高精度編碼器應用中的干擾問題？

2023-03-17

高精度編碼器在很多領域都有應用，其中在運動控制系統(tǒng)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(wěn)定性直接影響設備的性能，而影響其可靠性和穩(wěn)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(xiàn)象

　　在應用中，常會遇到以下幾種主要干擾現(xiàn)象：

　　1、控制系統(tǒng)未發(fā)指令時，電機無規(guī)則地轉(zhuǎn)動。

　　2、與交流伺服系統(tǒng)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(shù)值無規(guī)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(fā)出指令值不吻合，且誤差值是隨機的，無規(guī)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(fā)出指令值的差值為一穩(wěn)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(tǒng)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(tǒng)相聯(lián)的信號輸入通道、輸出通道進入;二是供電系統(tǒng)干擾。

　　信號傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動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上會出現(xiàn)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(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾，如果沒有內(nèi)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(tǒng)驅(qū)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(tǒng)的抗干擾設計

　　(1)實行電源分組供電，例如，將執(zhí)行電機的驅(qū)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(qū)動器對其他設備的干擾。該措施對以上幾種干擾現(xiàn)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(tǒng)與輸入通道、輸出通道以及伺服驅(qū)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(tǒng)或直接進入伺服驅(qū)動裝置，產(chǎn)生*種干擾現(xiàn)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(huán)節(jié)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(xiàn)象的產(chǎn)生。

　　(3)接地

　　接地可以消除電流流經(jīng)地線時所產(chǎn)生的噪聲電壓，除了要將伺服系統(tǒng)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(xiàn)第 二種干擾現(xiàn)象。