編碼器電纜將編碼器輸出信號(可能包括多個通道)傳輸?shù)娇刂圃O備。編碼器電纜信號傳輸可能會因許多因素而弱化,包括傳輸時間長、電纜電容高和 EMI。如果得當,用戶的編碼器電纜可以補償所有這三個問題。
編碼器電纜的選擇取決于應用條件,但有一些經(jīng)驗準則:
雙絞線布線可最大限度地減少電纜中的電感和電容。長距離安裝時這種類型的編碼器接線尤為重要。
使用至少規(guī)格24的電線。
屏蔽對于抗噪性至關(guān)重要。整體屏蔽的電纜是低限度的,但在高噪聲環(huán)境中,應考慮單獨屏蔽的電線。
為了最大限度地減少長距離電壓降,請選擇低電阻和低電容的電纜
對于噪聲非常高的環(huán)境,帶有差分接線的差分編碼器提供了一種有效的噪聲過濾方式。
對于非常長的距離,請考慮使用中繼器加強信號或編碼器分離器.
選擇一種連接器,它既能提供您所需的環(huán)境保護,又能兼顧易用性、成本、尺寸和可用性。
編碼器布線方案
Encoder Cabling Schemes
編碼器的類型將決定傳感器與讀出設備(控制器、驅(qū)動器、計數(shù)器/顯示器等)通信所需的電線數(shù)量。增量編碼器將需要一根電源線,一根接地線,每個附加通道一根線。增量編碼器有多種類型,包括:
用于跟蹤速度和位移的單通道編碼器設計(A 通道)
正交編碼器設計(A 和 B 通道),也跟蹤方向
正交編碼器設計帶有一個額外的索引通道(Z 通道),每轉(zhuǎn)建立一次初始位置
帶有附加換向軌道(U、V 和 W 通道)的編碼器
對于高噪聲環(huán)境,差分編碼器可能是合適的解決方案。在這些設計中,差分線路驅(qū)動器為每個通道生成兩個輸出:正常信號及其補碼。每個信號中都會出現(xiàn)任何噪聲尖峰,使接收器能夠?qū)⑵渥鳛楣材T肼暈V除。實施此方案需要為每個通道使用兩條線。
表 1:增量編碼器接線方案(Table 1: Incremental encoder wiring schemes)
絕對編碼器將絕對位置作為多位數(shù)字發(fā)送。它們可以使用并行接線、現(xiàn)場總線或點對點接線進行連接。每種類型所需的導體數(shù)量各不相同。
表 2:絕對編碼器接線方案(Table 2: Absolute encoder wiring schemes)
編碼器電纜質(zhì)量的重要性
Importance of Encoder Cable Quality
成功的編碼器的驅(qū)動通信取決于編碼器向接收器發(fā)送凈電壓脈沖流的能力。
特別是如果讀出設備使用更復雜的技術(shù),例如正交編碼器上的邊緣檢測,則信號由具有良好信噪比的方脈沖組成是很重要的。脈沖的電壓電平也很重要。一些驅(qū)動器和控制器具有電壓檢測閾值,并且不會檢測低于特定電壓的脈沖。
為長期運行編碼器電纜
Specifying Encoder Cables for Long Runs
有幾個因素會降低信號質(zhì)量,其中最重要的兩個是傳輸距離和噪聲環(huán)境。電纜會受到電容、電感和電阻的影響,所有這些都會導致電壓降。高電容會增加電纜的 RMS 電流消耗。傳輸時間越長,效果就越大。
為了最大限度地提高信號強度,首先應將接收設備放置在盡可能靠近編碼器的位置。除此之外,您還可以對編碼器布線做一些事情來提高性能。首先您能負擔得起的優(yōu)質(zhì)的低電容電纜。每條電纜都有電容,但電容越低,您在傳輸過程中丟失的信號就越少。增加的電容會提高導線的 RMS 電流消耗,電流消耗越高,信號越低。此外,產(chǎn)生更多安培數(shù)會觸發(fā)編碼器輸出驅(qū)動器發(fā)熱。太多會使編碼器進入熱關(guān)斷狀態(tài)。
為高噪聲環(huán)境編碼器電纜
Specifying Encoder Cables for High Noise Environments
正確的布線可以減少或抑制噪聲,即使在非常嘈雜的環(huán)境中也能提供強大的編碼器信號。建議為所有應用提供某種形式的編碼器電纜屏蔽層。為獲得最佳性能,應保護每根電線。最常見的屏蔽類型是帶有加蔽線的箔護套。在電纜周圍使用,這以經(jīng)濟的價格提供了足夠的性能。編織屏蔽提供更好的性能。
另一個關(guān)鍵的噪聲抑制方法是選擇雙絞線。這種類型的編碼器電纜消除了電感并有助于防止串擾。對于差分編碼器信號,可以使用雙絞線來傳輸編碼器信號及其補碼。對于高頻、高速應用,雙絞線單獨包裹并收集到由編織線屏蔽層保護的電纜中,即使在高噪聲環(huán)境中也能提供良好的性能。
正確的連接器
Specifying the Right Connector
如果沒有正確,連接器可能成為電纜中最薄弱的環(huán)節(jié)。除非直接端接尾纖,選擇合適的編碼器電纜后,在選擇連接器時仍然需要考慮幾個因素,包括環(huán)保、易用性、尺寸和成本。對于采購靈活性和未來的現(xiàn)場更換,連接器的通用性也應該是一個考慮因素。
與許多工業(yè)應用一樣,環(huán)境因素優(yōu)先。在高污染或潮濕的條件下,M12 或鎖定連接器通常會提供良好的保護并且相當普遍。接下來,考慮機械和安裝要求。閂鎖連接器體積龐大,但只需一把螺絲刀即可在現(xiàn)場輕松安裝。M12 連接器結(jié)構(gòu)緊湊,但需要焊接。
表 3:常見編碼器電纜連接器比較(Table 3: A comparison of common encoder cable connectors)
本文英文原文轉(zhuǎn)載自:DYNAPAR-Encoder Cables: How to Specify the Right Signal Cable
本文翻譯by愛澤工業(yè),如有偏頗,敬請指正。