多种解决增量编码器信号干扰的方法分享。

多种解决增量编码器信号干扰的方法分享。

在自动控制应用程序中，经常会讨论编码器的干扰问题，关于消除干扰有各种各样的话题。有人说使用了带屏蔽的双绞线，也有人说如何做好接地。我听说最夸张的故事是在地板上撒盐，甚至撒尿。。。



经常在网上听说绝对编码器，所以有些网民在遇到来自增量编码器的信号干扰问题时会找到西安德伍拓公司。甚至有些公司由于这个编码器干扰的问题被废弃了。

编码器干扰问题首先是选择问题。你不能只是迷信它是否是进口品牌。选择正确的编码器是第一步。

选择用所有金属无螺纹封闭式外壳屏蔽的编码器

静电屏蔽编码器信号干扰

静电屏蔽是指以铜、铝等导电性好的金属为材料制作封闭的金属外壳，将其与地线连接，将需要屏蔽的编码器电路放入其中。外部干扰电场不会影响其内部电路。相反，编码器内部电路产生的电信号无法逃逸以影响外部电路。

静电屏蔽不仅可以防止静电干扰，还可以防止交流电场干扰，所以很多仪器外壳都是用导电接地材料制成的。

作为一个金属屏蔽壳，屏蔽必须完全包裹，尽量不要有尖锐的有棱角的零件或不同金属材料的螺钉。金属导体的锐角是“尖峰效应”引起的电场失真的干扰吸收天线。同样，不同材料的螺纹具有相同的边点效应，会因金属的不同特性而引起干扰。编码器外壳圆角角和无螺纹封装技术的使用保证了最佳的金属屏蔽。

低频磁屏蔽编码器信号干扰

低频磁屏蔽是分离低频磁场和固定磁场耦合干扰的有效技术手段。



流过电流的导线或线圈周围有磁场，客观存在的磁场可能会引起与信号线或检测仪器仪器的磁场耦合干扰。为了避免磁场耦合干扰，必须使用磁透过性高的材料作为屏蔽层。这允许低频干扰磁力线通过低磁阻磁屏蔽层，内部电路保护低频磁屏蔽层不受低频磁场耦合干扰。例如，设备的铁壳作为低频磁屏蔽。外壳进一步接地时，也可作为静电屏蔽。

金属铁壳或编码器较大的金属铝壳，可使外部磁干扰源远离内部电源、传感器和内部MCU，吸收外部磁场变化的能量。全金属屏蔽层吸收低频磁振动能量，减少来自磁源的磁场干扰。

电磁屏蔽编码器信号干扰

电磁屏蔽也是由导电性优良的金属材料制成的，围绕保护电路的屏蔽罩和屏蔽箱等，形状各种各样。它屏蔽的干扰物体不是电场，而是高频磁场（40KHz以上）。当干扰源产生的高频磁场碰到导电性好的电磁屏蔽层时，其外面会感应出相同频率的涡流，消耗高频干扰能量屏蔽层内的电路。电磁屏蔽对高频的影响。

尖端效应



尽可能使用电缆直接连接到接收端，减少信号传输端子的锐角。信号传输中间的接收端子是暴露的干扰吸收“天线”单元，特别是天线看起来突出的线头和尖锐的金属角。连接电缆时，请勿将变形的电缆暴露在外部。平滑电线的边缘在信号传输中，避免线的边缘或锐角。

增量编码器的信号选择

必须选择反转通道的输出信号（HTL-G6）

必须选择包含推挽HTL-G6（A/A-、B/B-、Z/Z-）的6通道信号输出类型A+、A-、B+、B-、Z+、Z-的增量编码器。



另一方面，具有9-30V宽电源和极性及短路保护功能的编码器不易损坏。这种类型的增量编码器信号传输可以实现无干扰传输，传输距离更远（根据电缆、站点状态和信号频率，特殊电缆可能高达200米）。这种类型的信号主要基于欧洲逆变接口。（ABB、Siemens逆变器等）必须首先在冶金、港口机械上进行研究。

⚠️反向通道：

反向信道用于延长信号传输距离，并输出A、B、Z信道的反向信号。该传输标准功能符合RS422接口，也可选择推挽输出作为反转输出。



该传输的特点是干扰脉冲到达后会诱发电缆感应，当电缆芯为双绞线时，脉冲干扰会受到差动电压的抑制。原理如上所述。

建议不要使用NPN输出的编码器，除非你是一个不怕麻烦或抗干扰的高手。关于NPN和PNP的其他报道中已经提到的理由。

编码器信号电缆选择

请选择专业编码器特有的带屏蔽的双绞线

不仅是编码器内部电路保护，输出信号用的信号传输电缆和编码器的外部延长信号电缆，编码器的信号用需要使用特别的带屏蔽的双绞线。编码器和电缆必须是超强的-由细的高密度，高导电性的金属细线制成的屏蔽保护层，因为可以吸收从外部放射的高频电磁场的变化，所以起到屏蔽的作用。



例如，由于电波辐射的性质是电磁波，所以电磁屏蔽也可能吸收其能量。因此，车（铁体，但未接地）无法接收无线，需要拉拽。离开汽车收音机的发射天线。

电磁屏蔽层接地后，还具有静电屏蔽效果，提高电磁波屏蔽效果。常用作输电线的铜网屏蔽电缆在接地时可以起到电磁屏蔽和静电屏蔽的作用。

电缆屏蔽接地通常是信号接收侧的不平衡接地。

请注意，带屏蔽的双绞线电缆的“双绞线”功能被用作信号配对，使用开路集电极的NPN和PNP信号没有双绞线效应。A+和A-的双绞线，B+和B-的双绞线，Z+和Z-的双绞线。即使接收端只有A+和B+连接，配对信号也必须不仅发送到双绞线对，还发送到接收端，不能分离连接的信号并暂停。

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

许多编码器干扰来自电源波动和电源0V参考的破坏。为避免此类干扰，必须独立于特定工作电源向现场编码器供电，并充分增大输出功率选择（超出编码器所示功耗的两倍）。同时，选定的编码编码器应具有宽的工作电压，如9-30Vdc的工作电压，甚至5-30Vdc的工作电压。这表示采用了编码器内部电路的动作电源设计。考虑到输入电源的降压电压调整滤波器，具有更好的防变动电源。另外，在选择编码器时，必须考虑保护信号对电源的短路。（电源正极和负极的信号线短路不会“烙上”编码器），这意味着编码器已设计好。对信号的0V基准变动进行滤波或截断。

上述是关于增量编码器本身和信号电缆的选择。回到这篇文章开头的故事，事实上，编码器的选择从一开始就错了。这是一款声称是日本“著名进口品牌”，但没有防干扰设计的NPN编码器。

接地技术

接地是确保人员和机器的安全性和防止干扰的手段。合理选择接地方法是抑制电容耦合、电感耦合、电阻耦合、降低或减弱干扰的重要手段。

编码器信号被发送到接收装置，但在实际的产业现场，由于2条和长的信号传输线路的距离长，测量数据跳跃误差变大。要解决这些问题，必须遵循接收方一点接地原则。站点的地球等电位是静态区域的电阻等电位。在交流介质中，在脉冲信号的情况下，很难确保长距离的动态等电位。

单点接地的理由是，如果在电路中使用多点接地，由于各接地点的瞬间电位差，可能会在电路中形成干扰信号。接收方应尽可能在一点接地如果不能一点接地，则应尽量加宽接地线，以使各接地点的电位相同，以避免信号源干扰。



我们的接地检查都是基于静态电阻测得的等电位，而在电机、逆变器等动态AC设备的环境中，不仅包括静态电阻，还包括电磁场电容和电感的动态变化。在短时间内不是等电位的可能性非常高。因此，在接地中，也必须考虑电容器的适合的接地。或者，增加地板面积以增加容量过滤。

题外话：在地上撒盐，泡在尿里方便吗？很方便。接地是一个大电容器，临时腌制是增加接地的接触面积和传导，增加电容性滤波。文明的做法是增加地面金属板面积，加粗地线。

隔离措施

隔离是一种技术手段，用于破坏干扰路径和截断耦合信道，以抑制干扰。



如果选择绝缘DC/DC电源作为编码器工作电源，则主要在多台设备同时工作的电源系统中使用，现场会发生严重干扰。

用于接收增量信号的光电耦合器绝缘，适用于增量脉冲信号接收单元的电路。现在，为了改善系统的反共模干扰功能，自动检测系统中使用的光耦合器越来越多。

光耦合器是输入为电流输出为电流的电光耦合器件，但输入和输出电绝缘。保证了输入回路和输出回路的电气绝缘。

编码器安装的绝缘隔离

对于大型电机或变频器，如果存在干扰问题，可能会导致电机外壳出现“AC泄漏”。马达本身也是发电机。启动时，马达输出和“生成”反电动势不平衡。这种不平衡会加快马达的动作，但这种不平衡也有可能产生瞬间的力矩。检查马达外壳接地时，这只是静态测量的电阻，无法确定是否有合适的交流传导和良好的接地。马达启动。此时，建议将编码器外壳（包括编码器轴）与马达外壳绝缘。

接收设备的带宽频率选择

接收设备带宽的较高接收频率选择不较高。允许频率高表明，信号上升沿和下降沿敏感，同时容易受到干扰。必须根据使用的最高信号频率进行计算，选择适当的最高接收频率。一些欧洲接收器已经可以设置最高接收频率的参数。

改用绝对值编码器

绝对式编码器信号与历史无关。在外部干扰之后，可以重新读取信号，而不受前一个历史事件的影响。此外，绝对式编码器可以使用软过滤技术。已为信号形状添加“和数校验”、“异或校验”和“CRC校验”。例如，绝对值编码器的数字总线输出模式中添加了这样的校验码。您可以通过比较检查代码来删除它。由传输干扰引起的各个位的数据。从绝对值编码器读取的每个数据都是独立的，如果与以前的历史无关，可以将变异与历史数据进行比较，以确定不合理的数据，并使用软过滤技术删除。

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