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编码器信号电缆与传输抗干扰的解决方案,一定要知道

发布来源:天津德芃科技集团有限公司  发布日期: 2022-04-15  访问量:91

自动化行业的一些人对编码器的关注还不够,更不用说编码器信号电缆了,双绞屏蔽、越厚越好、接地再接地,看到空接地看起来有多简单?但这些模糊甚至错误地理解电缆,问题是现场干扰的出现,通常从简单的电缆和连接方法开始。事实上,编码器信号电缆的技术含量相当高,包括物理基础和材料知识等,越基本的东西越接近物理原理,需要理解原理结合基本原理和实验室实验和现场实践验证,而不仅仅依靠产品手册。

编码器对信号电缆一直有严格的指定要求。我不能在这里一次给出标准答案。我没有足够的实验室条件,只能从电磁波信号原理中推断出来。我只是根据12年前从一家外国电缆制造商那里定制了一根编码器电缆。这家外国电缆厂过去有电缆,但我根据对电缆的理解,对编码器提出了特殊的定制要求喜欢的是,他们有实验室条件,可以和提供我要求的参数,实验参数是固定的。我们已经使用这根电缆12年了,做了很多大大小小的项目,也有很多知情的同行使用和认可,外国企业转向工业控制领域,机器人电缆也非常成功,。所谓的知己知彼百战不殆。本文讨论的是:我们需要首先了解编码器信号是什么样的信号,电缆的特点是什么,干扰可能来自哪里,以根据现场错误的干扰来分析和讨论对策。我们也欢迎在这里选择一些关于编码器信号和玉石引入行业的错误。

一、什么是编码器信号?

编码器信号有很多种。这里只讨论最常用的增量脉冲信号和数字串行信号(SSI等信号),电子开关频率800KHz以下内容。本文不讨论其他总线信号电缆、单电缆技术电缆和工业以太网电缆。(我还不明白) 这里提到的编码器信号是方波。然而,电缆的传导特性是由电磁波计算和设计的。方波不是单频电磁波。根据傅立叶分解,方波是多频电磁波的叠加组合。下图显示了方波至少N=19不同频率的电磁波合成。(N=1代表只有一个频率的电磁波)。


因此,编码器电缆上传输的信号是从低频电磁波到高频电磁波的组合。电磁波的频率特性: 极低频 ELF 3KHZ以下 非常低频 VLF 3-30KHZ 低 频 LF 30-300KHZ 中 频 MF 300-3MHZ 高 频 HF 3-30MHZ 甚高频 VHF 30-300MHZ(电视1---12频道) 特高频 UHF 300-3GHZ(电视13频道以上) 超高频 SHF 3G-30GHZ 光也是电磁波。高频电磁波的许多特性是我们熟悉的光的特性。

当电磁波通过不同的介质界面时,会发生折射、反射、绕射、散射和吸收。电磁波在导体介质中传播,既沿导线方向传播,又沿导线直径方向传播,并在导线外径表面折射,辐射另一个介质(类似于光遇到水,可以进入另一个导体介质,也可能是空间辐射),以及反射回导线介质的继续传播(类似于水面上的光反射)。各种波长的反复反射波混乱后形成散射(类似于雾),导体中的杂质吸收电磁波能量热形成波的吸收(类似于电磁炉微波炉原理)。电磁波在导体中传播,在离开导体界面的外部辐射中传播。当电磁波频率较低时,主要通过有形导体传输。原因是在低频电振荡中,磁电之间的相互变化相对较慢,几乎所有的能量都没有足够的能量返回到原始电路,所以当电磁波以高频率和外部辐射的形式不需要以高频率的电磁场传播时,所有能量都不能量都会随着高频率的周期而逐渐回到原来。

高频电磁波到达导体界面,部分折射离开导体辐射,另一部分像镜子反射回导体,高频电磁波与下一波向外移动电磁波叠加,形成集中在导体表面的运动,因此高频电磁波具有沿导体表面运动的皮肤收集效应和离开导体表面的辐射效应。高频电磁波也更容易被导体杂质吸收,并迅速衰减。

当高频电磁波导体表面为尖界面时,由于尖端形状特征反射仍可能向外,增加了多次辐射的机会,表面波更容易向外辐射,反射波很少,这是高频电磁波的尖端辐射效应。这也是高频波发射的天线原理。

LC高频振荡电路是指电感L、电容C用于产生高频正弦波信号的选频网络振荡电路。L两个极端是螺旋线圈,甚至是长金属导线。电容器的两个极端是两个不接触的金属导板或尖锐的发散金属尖端与地球形成电容器C。在一定的能量、频率和电路开放形式下,尖锐发散的金属尖端和地球更容易形成振荡发射天线,LC高频振荡电路将电磁波发射到空间(发射天线),或接收来自空间的电磁波(接收天线)。


电磁波是一种能量,是正弦运动的波。高频信号通过导线表面传输,高频信号具有向空间辐射的比例。当金属有长导线和尖角时,高频信号更容易辐射到尖端,或接收外部高频电磁波(干扰)。

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