編碼器綜合布線和接線指南

編碼器信號傳輸?shù)诫娮咏邮掌鲿r(shí)zui常見的問題是信號失真和電子噪聲。每個(gè)問題都會造成編碼器計(jì)數(shù)的獲取或丟失。這些問題時(shí)有出現(xiàn),但其實(shí)很多都是可以通過正確布線和規(guī)范安裝來避免的。下文是現(xiàn)場安裝設(shè)備的方法和建議綜合指南。

保護(hù)信號不受輻射和噪聲干擾

在為機(jī)器或系統(tǒng)的電源和信號線連接布線時(shí)必須要格外小心。附近的繼電器(繼電器線圈會有電涌抑制器)、變壓器或其他電子驅(qū)動器產(chǎn)生的輻射噪聲可能會被引入到信號線中從而造成干擾信號脈沖。同樣,編碼器也可能會對相鄰的敏感設(shè)備線路產(chǎn)生噪聲。機(jī)器的電源線路和信號線路必須獨(dú)立布線。信號線應(yīng)該屏蔽,雙絞并獨(dú)立的敷設(shè)在穿管中，或者間隔至少12英寸的距離。這里的電源線是指初級和次級變壓器線,電機(jī)電樞引線和任何120V及以上的繼電器、風(fēng)扇、熱保護(hù)器的控制線路。

從編碼器到控制器應(yīng)該保持線纜和屏蔽層的連續(xù)性，避免在接線盒里使用端子。這有助于減少輻射、感應(yīng)噪聲和對地電流。此外,運(yùn)行還可能會受到編碼器電源瞬變的影響。通常情況下,編碼器電源變化控制在±5%以內(nèi)就不會受瞬態(tài)感應(yīng)的影響了。編碼器外殼必須接地以確保其正常和可靠的運(yùn)行。如果安裝支架或機(jī)器接地不能確保接地時(shí),Dynapar編碼器通常要求通過連接器或電纜將編碼器外殼接地。不要把機(jī)器和電纜同時(shí)接地。使用高品質(zhì)的屏蔽線且只將其連接在設(shè)備端,如圖1所示。

圖1

要更好地防護(hù)電氣噪聲,要一個(gè)帶互補(bǔ)輸出信號編碼器，并與雙絞屏蔽線連接，感應(yīng)電流將自動抵消,如圖2所示。

圖2

在工業(yè)環(huán)境中,高電流通量是由電機(jī)、遠(yuǎn)程控制開關(guān)和磁場產(chǎn)生的。這會造成在不同地面點(diǎn)上有不同的電勢。為了避免這個(gè)問題,屏蔽線和系統(tǒng)其他所有需要接地的部分一起從儀表端的一個(gè)點(diǎn)接地 ,如圖3所示。

圖3

可以通過在儀表端互補(bǔ)編碼器信號(行驅(qū)動)再加上差分接收器(線路接收器或比較器)來消除信號失真 ,如圖4所示。

圖4

美國國家電氣規(guī)程中包含接地要求、協(xié)議和定義。地方規(guī)程通常會遵循相關(guān)接地系統(tǒng)安全規(guī)定做出特定的規(guī)章制度。

信號失真

大多數(shù)信號傳輸問題都和電氣噪聲有關(guān)，傳輸距離越遠(yuǎn)問題越嚴(yán)重。應(yīng)遵守如前所述良好的屏蔽措施。

圖5

信號畸變的主要原因是電纜長度,或者更具體地說,是電纜電容。

一般來說, 無論輸入信號是邏輯“0”還是邏輯“1”，接收電子將應(yīng)對一個(gè)輸入信號。邏輯0和邏輯1之間的區(qū)域是未定義的,通過該區(qū)域的過渡必須非常迅速(少于1μs)。

由于波形的前沿是扭曲的,因此過渡時(shí)間增加。在某種些情況下,接收器變得不穩(wěn)定，編碼器計(jì)數(shù)可能會獲得或丟失。

要減少失真,應(yīng)該使用低電容電纜(通常小于40皮法/英尺)。電纜越長,信號失真的可能性就越大。除了電纜長度,可靠使用信號之前必須先對信號“整形”。

方波失真對長度小于50英尺(電容約1000皮法)的電纜通常影響不大。

電纜長度數(shù)百英尺的應(yīng)用通常推薦差分線驅(qū)動輸出的編碼器。

圖6