如何解決高精度編碼器應(yīng)用中的干擾問(wèn)題
更新時(shí)間：2019-09-17 瀏覽次數(shù)：6865
高精度編碼器在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，其中在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中作為一些自動(dòng)化設(shè)備的核心部分，是高速電機(jī)編碼器一個(gè)常見(jiàn)的應(yīng)用。高速電機(jī)編碼器的可靠性和穩(wěn)定性直接影響設(shè)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(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(jī)編碼器的干擾現(xiàn)象
在應(yīng)用中，常會(huì)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(shí)，電機(jī)無(wú)規(guī)則地轉(zhuǎn)動(dòng)。
2、與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)備(如顯示器等)工作不正常。
3、伺服電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)控制器讀取電機(jī)位置時(shí)，由電機(jī)端部的高速電機(jī)編碼器反饋回的數(shù)值無(wú)規(guī)律亂跳。
4、伺服電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所讀取的高速電機(jī)編碼器的值與所發(fā)出指令值不吻合，且誤差值是隨機(jī)的，無(wú)規(guī)律的。
5、伺服電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所讀取的高速電機(jī)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(jī)編碼器的干擾源分析
干擾進(jìn)入運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類：
一是信號(hào)傳輸通道干擾，干擾通過(guò)與系統(tǒng)相聯(lián)的信號(hào)輸入通道、輸出通道進(jìn)入;二是供電系統(tǒng)干擾。
信號(hào)傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器接收反饋信號(hào)和發(fā)出控制信號(hào)的途徑，因?yàn)槊}沖波在傳輸線上會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減與通道干擾，在傳輸過(guò)程中，長(zhǎng)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(méi)有內(nèi)阻，無(wú)論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收，在線路中不會(huì)建立起任何干擾電壓，此外，交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器本身也是較強(qiáng)的干擾源，它可以通過(guò)電源對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行干擾。
三、高速電機(jī)編碼器抗干擾的措施
1、供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)
(1)實(shí)行電源分組供電，例如，將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制電源分開(kāi)，以防止設(shè)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(dòng)器對(duì)其他設(shè)備的干擾。該措施對(duì)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(guò)變壓器主要不是靠初次級(jí)線圈的互感耦合，而是靠初次級(jí)寄生電容耦合的，因此隔離變壓器的初次級(jí)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(hào)傳輸通道的抗干擾設(shè)計(jì)
(1)光電耦合隔離措施
在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)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(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(hào)會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)或直接進(jìn)入伺服驅(qū)動(dòng)裝置，產(chǎn)生*種干擾現(xiàn)象。
(2)雙絞屏蔽線長(zhǎng)線傳輸
信號(hào)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，采用接地屏蔽線可以減小電場(chǎng)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(qiáng)，能使各個(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消。另外，在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中，一般采用差分信號(hào)傳輸，提高抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線長(zhǎng)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(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓，除了要將伺服系統(tǒng)接大地外，信號(hào)屏蔽線也要接地，防止靜電感應(yīng)和電磁干擾。如果沒(méi)有正確的接地，則可能會(huì)出現(xiàn)第二種干擾現(xiàn)象。
綜上所述，高速電機(jī)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(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)和信號(hào)傳輸通道的抗干擾設(shè)計(jì)。