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應(yīng)用設(shè)計

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編碼器及自動化器件的抗干擾能力怎么看?

編碼器及自動化器件的抗干擾能力怎么看?

2019/3/15 9:25:50

不管是正在使用編碼器的人還是正在賣編碼器的人,總會想下列這些問題:

“編碼器信號在現(xiàn)場為什么總是跳?

 自動化現(xiàn)場為什么總是有那么多的干擾麻煩事?

自動化現(xiàn)場服務(wù)工程師為什么一年有一半以上的時間,是在現(xiàn)場調(diào)試、找問題、反復(fù)去現(xiàn)場解決問題,或者就在趕去現(xiàn)場的路上?”

   

其中,干擾真是個頭痛的問題。那么編碼器的抗干擾能力怎么看呢?總要有一個可以比較的標準。

除了一再強調(diào)的從編碼器原理的選擇開始,全行程真絕對值編碼原理的絕對值編碼器抗干擾,遠遠優(yōu)于增量值編碼的(以及包含有電子計數(shù)器的電池記憶、韋根記憶的那些假絕對值編碼)的編碼器,編碼器本身器件的EMC電磁兼容性抗干擾也是關(guān)鍵,從設(shè)計時就要有專門的EMC設(shè)計,這也是一個編碼器性能重要的比較評測依據(jù)。而這個EMC電磁兼容性必須是經(jīng)過權(quán)威的第三方EMC實驗室認證的。例如總部位于德國的“德國萊茵TÜV實驗室”。編碼器的抗干擾能力比較,就要看這份第三方認證的《EMC測試認證證書》。

另外,由于中國現(xiàn)場引進的八國聯(lián)軍設(shè)備,日系、歐系常?;煊玫碾姎猸h(huán)境,如果再加上低端不專業(yè)的配置,現(xiàn)場工人素養(yǎng)的參差不齊,現(xiàn)場復(fù)雜性遠遠大于德國工廠現(xiàn)場,即使用“德國進口”的編碼器,也常常發(fā)生現(xiàn)場干擾問題,而使得現(xiàn)場工程師化大量的時間去進解決干擾問題。

例如接地問題:

什么是地?

..電氣工程師:地是電路的基準電壓

..結(jié)構(gòu)工程師:地是設(shè)備的金屬外殼

..電工:地是大地,即地球

但對于編碼器而言很不幸,國內(nèi)市場引進或者學(xué)習(xí)的日系編碼器都是經(jīng)濟級別的,電氣工程師設(shè)計偏向于NPN,也就是共陽極;而歐系編碼器及電機的設(shè)計,電氣工程師設(shè)計偏向于PNP,也就是共陰極。這兩種設(shè)計偏向混合在一起用,看似也作了等電位接地設(shè)計,在實際使用時的局部及瞬時常常是不在一個等電位上的,那么即使歐系EMC設(shè)計的編碼器,也不一定能夠適應(yīng)中國國內(nèi)自動化現(xiàn)場的復(fù)雜干擾。這些編碼器在中國使用,需要針對國內(nèi)現(xiàn)場可能的干擾環(huán)境,帶上編碼器的長距離信號電纜以及接地方式,重新經(jīng)歷過EMC實驗室測試認證。

最近趁著我們多圈編碼器在前面的EMC認證有效期時間已經(jīng)要到期了,需要重新再次認證,我們對GMX60的絕對值多圈編碼器送德國萊茵TUV(上海)實驗室認證,并且模擬中國現(xiàn)場應(yīng)用,而帶了100米的信號電纜及信號接收儀表,共同在電磁干擾環(huán)境下再次實驗檢測認證。

國際標準組織EMC電磁兼容性測試認證,是評測編碼器的抗干擾能力的標準。過去的進口編碼器EMC測試報告是以國外實驗室條件下,僅對編碼器的測試。而我們這次送TUV的測試,是根據(jù)中國現(xiàn)場的復(fù)雜性,常常有較長的編碼器電纜,而這段電纜在現(xiàn)場復(fù)雜電氣環(huán)境下,也極易受到干擾而影響到后面設(shè)備的編碼器信號接收。或者有這段長距離信號電纜引入干擾進入編碼器內(nèi)部。所以我們這次的編碼器EMC電磁兼容性抗干擾測試,提出了更高的要求,就是模擬現(xiàn)場編碼器信號帶著100米電纜同時在干擾環(huán)境下,測試信號在100米電纜后的接收,是否能夠經(jīng)受住干擾環(huán)境,符合EMC的測試通過條件。

EMC重要的基礎(chǔ)標準系列(IEC61000系列)

標準編號名稱

IEC61000-4-1抗擾度試驗綜述

IEC61000-4-2靜電放電抗擾度試驗

IEC61000-4-3輻射(射頻)電磁場抗擾度試驗

IEC61000-4-4電快速瞬變/脈沖群抗擾度試驗

IEC61000-4-5浪涌(沖擊)抗擾度試驗

IEC61000-4-6對射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試

IEC61000-4-8工頻磁場抗擾度試驗

IEC61000-4-11電壓暫降、短期中斷和電壓變化抗擾度試

靜電放電抗擾性試驗

依據(jù)EMC電磁兼容標準

試驗?zāi)康模耗M操作人員或物體在接觸設(shè)備時放電及人或物體對鄰近物體的放電,以考察被試設(shè)備抵抗靜電放電干擾能力。前者是通過導(dǎo)體直接耦合,屬于直接放電影響。后者是通過空間輻射耦合,屬于間接放電影響。

自動化現(xiàn)場:對應(yīng)現(xiàn)場較多的灰塵粒度附帶的靜電放電。

射頻電磁場輻射抗擾性試驗

試驗的實施

用1kHz的正弦波對信號進行80%的幅度調(diào)制后,在80~1000MHz頻率范圍內(nèi)進行掃頻測量,掃描步長為前一頻率的1%,這一部分都通過計算機及軟件控制實現(xiàn)。

每一頻點上掃描停留時間不應(yīng)短于受試設(shè)備操作和反應(yīng)所需的時間,一般設(shè)為一秒鐘,如果對產(chǎn)品有特別要求,可以延長停留時間。

受試設(shè)備應(yīng)在發(fā)射天線的水平和垂直極化下進行試驗。

自動化現(xiàn)場:對應(yīng)各種金屬尖端在各頻段電磁波的發(fā)射干擾,包括金屬線頭,尖銳角的電磁波發(fā)射干擾。

電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

依據(jù)EMC電磁兼容標準

試驗?zāi)康?/p>

評估通訊和電子設(shè)備的供電電源端口、信號和控制端口在受到重復(fù)的快速瞬變脈沖群干擾時的性能, 驗證通訊和電子設(shè)備對來自操作暫態(tài)過程(如開斷感性負荷、繼電器觸頭彈跳等) 中的各種類型瞬變擾動的抗擾性。

自動化現(xiàn)場:對應(yīng)編碼器外殼及長距離電纜對來自于直接的接觸傳導(dǎo)和感應(yīng)到的干擾。

雷擊浪涌抗擾性試驗

依據(jù)EMC電磁兼容標準

試驗?zāi)康?/p>

評價被測設(shè)備遭受電力線路和互聯(lián)線路上大能量干擾的性能。此試驗一般用來模擬被測設(shè)備在不同環(huán)境下遇到的間接雷擊,或開關(guān)切換過程中所造成的電壓和電流浪涌。

選擇與被試端口相應(yīng)的耦合網(wǎng)絡(luò)。電源端口、無屏蔽通信線路端口、無屏蔽互聯(lián)線路端口都有相應(yīng)不同的耦合網(wǎng)絡(luò)。

在每個選定部位上,正負極性的干擾至少要各加5次,每次間隔1min。

浪涌沖擊必須施加到線-線和線-地,進行線-地試驗時,如沒有其它規(guī)定,試驗電壓必須逐次地施加到每一線路和地之間

自動化現(xiàn)場:對應(yīng)瞬間的電源啟動、電磁閥電磁線圈動作、大功率電機啟動、大功率接觸器開關(guān)的動作,等等,所帶來的感應(yīng)浪涌。

戶外使用現(xiàn)場:遠處的雷擊,通過大地的瞬間感應(yīng),此時普通的接地是無法快速等電位的。

射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度

依據(jù)EMC電磁兼容標準

試驗?zāi)康?/p>

評估通訊和電子設(shè)備的供電電源端口、信號和控制端口在受到射頻電磁場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾信號干擾時的性能。

試驗過程中,EUT放置在高于地參考面0.1m的絕緣支架上,應(yīng)對EUT的每一個端口進行測試..用1kHz的正弦波對信號進行80%的幅度調(diào)制后,在0.15~80MHz頻率范圍內(nèi)進行掃頻測量,掃描步長為前一頻率的1%,這一部分都通過計算機及軟件控制實現(xiàn)。

每一頻點上掃描停留時間不應(yīng)短于受試設(shè)備操作和反應(yīng)所需的時間,一般設(shè)為一秒鐘,如果對產(chǎn)品有特別要求,可以延長停留時間。

自動化現(xiàn)場:對應(yīng)現(xiàn)場其他設(shè)備可能的對外的電磁波干擾。

電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾性試驗

依據(jù)EMC電磁兼容標準

試驗?zāi)康?/p>

模擬由于供電電網(wǎng)、變電設(shè)備發(fā)生故障或負荷突然發(fā)生大的變動或負荷連續(xù)變化引起的電網(wǎng)

電壓瞬時跌落和短時中斷 ,測試被測設(shè)備對上述情況的抗擾性。

EUT試驗等級和持續(xù)時間按標準或產(chǎn)品技術(shù)條件要求進行選定,經(jīng)過組合后按交次序排列并依次進行試驗。每種組合狀態(tài)的試驗次數(shù)規(guī)定為3秒,二次試驗之間的間隔為10秒

試驗時電源電壓突變發(fā)生在電壓過零處和產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的關(guān)鍵相位處。對于三相電源供電設(shè)備,一般逐相進行試驗。

最終的測試結(jié)果是令人滿意的,在模擬了中國國內(nèi)自動化現(xiàn)場的實際應(yīng)用電氣環(huán)境下,在加入100米電纜后測試編碼器接收設(shè)備終端的信號,送實驗認證的多圈編碼器同樣一次性通過了德國萊茵TUV實驗室的EMC測試認證。證明了GEMPLE編碼器EMC設(shè)計的專業(yè)性。

做好編碼器需要有專業(yè)、認真與堅持做好品質(zhì)的毅力與耐心——GEMPLE

編碼器創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品,不僅僅是要有產(chǎn)品了,更重要的是提高并符合產(chǎn)品品質(zhì)要求,與技術(shù)服務(wù)的品質(zhì),最終的目的是為編碼器用戶利益服務(wù)的。在中國自動化現(xiàn)場的電氣環(huán)境遠比德國工廠復(fù)雜,我們的品質(zhì)與技術(shù)服務(wù)更多的是以用戶現(xiàn)場條件為參考,怎么樣做到讓用戶更好地用好GEMPLE精浦的編碼器,能更放心的使用。

審核編輯(
王靜
)

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