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编码器电缆:如何正确的信号电缆
更新时间:2022-08-13   点击次数:839次

编码器电缆将编码器输出信号(可能包括多个通道)传输到控制设备。编码器电缆信号传输可能会因许多因素而弱化,包括传输时间长、电缆电容高和 EMI。如果得当,用户的编码器电缆可以补偿所有这三个问题。


编码器电缆的选择取决于应用条件,但有一些经验准则:

 

双绞线布线可最大限度地减少电缆中的电感和电容。长距离安装时这种类型的编码器接线尤为重要。

使用至少规格24的电线。

屏蔽对于抗噪性至关重要。整体屏蔽的电缆是低限度的,但在高噪声环境中,应考虑单独屏蔽的电线。

为了最大限度地减少长距离电压降,请选择低电阻和低电容的电缆

对于噪声非常高的环境,带有差分接线的差分编码器提供了一种有效的噪声过滤方式。

对于非常长的距离,请考虑使用中继器加强信号或编码器分离器.

选择一种连接器,它既能提供您所需的环境保护,又能兼顾易用性、成本、尺寸和可用性。

 

图一.jpg 

编码器布线方案

Encoder Cabling Schemes

 

编码器的类型将决定传感器与读出设备(控制器、驱动器、计数器/显示器等)通信所需的电线数量。增量编码器将需要一根电源线,一根接地线,每个附加通道一根线。增量编码器有多种类型,包括:

 

用于跟踪速度和位移的单通道编码器设计(A 通道)

正交编码器设计(A 和 B 通道),也跟踪方向

正交编码器设计带有一个额外的索引通道(Z 通道),每转建立一次初始位置

带有附加换向轨道(U、V 和 W 通道)的编码器

 

对于高噪声环境,差分编码器可能是合适的解决方案。在这些设计中,差分线路驱动器为每个通道生成两个输出:正常信号及其补码。每个信号中都会出现任何噪声尖峰,使接收器能够将其作为共模噪声滤除。实施此方案需要为每个通道使用两条线。

 

表一.jpg


表 1:增量编码器接线方案(Table 1: Incremental encoder wiring schemes)

绝对编码器将绝对位置作为多位数字发送。它们可以使用并行接线、现场总线或点对点接线进行连接。每种类型所需的导体数量各不相同。


表二.jpg


表 2:绝对编码器接线方案(Table 2: Absolute encoder wiring schemes)

 

编码器电缆质量的重要性

Importance of Encoder Cable Quality

 

成功的编码器的驱动通信取决于编码器向接收器发送净电压脉冲流的能力。

 

特别是如果读出设备使用更复杂的技术,例如正交编码器上的边缘检测,则信号由具有良好信噪比的方脉冲组成是很重要的。脉冲的电压电平也很重要。一些驱动器和控制器具有电压检测阈值,并且不会检测低于特定电压的脉冲。


为长期运行编码器电缆

Specifying Encoder Cables for Long Runs

 

有几个因素会降低信号质量,其中最重要的两个是传输距离和噪声环境。电缆会受到电容、电感和电阻的影响,所有这些都会导致电压降。高电容会增加电缆的 RMS 电流消耗。传输时间越长,效果就越大。

 

为了最大限度地提高信号强度,首先应将接收设备放置在尽可能靠近编码器的位置。除此之外,您还可以对编码器布线做一些事情来提高性能。首先您能负担得起的优质的低电容电缆。每条电缆都有电容,但电容越低,您在传输过程中丢失的信号就越少。增加的电容会提高导线的 RMS 电流消耗,电流消耗越高,信号越低。此外,产生更多安培数会触发编码器输出驱动器发热。太多会使编码器进入热关断状态。


为高噪声环境编码器电缆

Specifying Encoder Cables for High Noise Environments

 

正确的布线可以减少或抑制噪声,即使在非常嘈杂的环境中也能提供强大的编码器信号。建议为所有应用提供某种形式的编码器电缆屏蔽层。为获得最佳性能,应保护每根电线。最常见的屏蔽类型是带有加蔽线的箔护套。在电缆周围使用,这以经济的价格提供了足够的性能。编织屏蔽提供更好的性能。

 

另一个关键的噪声抑制方法是选择双绞线。这种类型的编码器电缆消除了电感并有助于防止串扰。对于差分编码器信号,可以使用双绞线来传输编码器信号及其补码。对于高频、高速应用,双绞线单独包裹并收集到由编织线屏蔽层保护的电缆中,即使在高噪声环境中也能提供良好的性能。


正确的连接器

Specifying the Right Connector

 

如果没有正确,连接器可能成为电缆中最薄弱的环节。除非直接端接尾纤,选择合适的编码器电缆后,在选择连接器时仍然需要考虑几个因素,包括环保、易用性、尺寸和成本。对于采购灵活性和未来的现场更换,连接器的通用性也应该是一个考虑因素。

 

与许多工业应用一样,环境因素优先。在高污染或潮湿的条件下,M12 或锁定连接器通常会提供良好的保护并且相当普遍。接下来,考虑机械和安装要求。闩锁连接器体积庞大,但只需一把螺丝刀即可在现场轻松安装。M12 连接器结构紧凑,但需要焊接。

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表 3:常见编码器电缆连接器比较(Table 3: A comparison of common encoder cable connectors)

 

本文英文原文转载自:DYNAPAR-Encoder Cables: How to Specify the Right Signal Cable
本文翻译by爱泽工业,如有偏颇,敬请指正。