高精度编码器使用干扰问题怎么解决？编码器术语介绍！

高精度编码器使用干扰问题怎么解决？编码器术语介绍！

高精度编码器在很多领域都有应用，其中在运动控制系统中作为一些自动化设备的核心部分，是高速电机编码器一个常见的应用。高速电机编码器的可靠性和稳定性直接影响设备的性能，而影响其可靠性和稳定性的主要因素之一是抗干扰问题，本文就来说说这个干扰问题，以及如何解决干扰问题。

一、高速电机编码器的干扰现象

在应用中，常会遇到以下几种主要干扰现象：

1、控制系统未发指令时，电机无规则地转动。

2、与交流伺服系统共用同一电源的设备(如显示器等)工作不正常。

3、伺服电机停止运动，运动控制器读取电机位置时，由电机端部的高速电机编码器反馈回的数值无规律乱跳。

4、伺服电机运行时，所读取的高速电机编码器的值与所发出指令值不吻合，且误差值是随机的，无规律的。

5、伺服电机运行时，所读取的高速电机编码器的值与所发出指令值的差值为一稳定的值或呈周期性变化。

二、高速电机编码器的干扰源分析

干扰进入运动控制系统的渠道主要有两类：

一是信号传输通道干扰，干扰通过与系统相联的信号输入通道、输出通道进入;二是供电系统干扰。

信号传输通道是控制系统或驱动器接收反馈信号和发出控制信号的途径，因为脉冲波在传输线上会出现延时、畸变、衰减与通道干扰，在传输过程中，长线的干扰是主要因素。

任何电源及输电线路都存在内阻，正是这些内阻才引起了电源的噪声干扰，如果没有内阻，无论何种噪声都会被电源短路吸收，在线路中不会建立起任何干扰电压，此外，交流伺服系统驱动器本身也是较强的干扰源，它可以通过电源对其他设备进行干扰。

三、高速电机编码器抗干扰的措施

1、供电系统的抗干扰设计

(1)实行电源分组供电，例如，将执行电机的驱动电源与控制电源分开，以防止设备间的干扰。

(2)采用噪声滤波器也可以有效地抑制交流伺服驱动器对其他设备的干扰。该措施对以上几种干扰现象都可以有效地抑制。

(3)采用隔离变压器，考虑到高频噪声通过变压器主要不是靠初次级线圈的互感耦合，而是靠初次级寄生电容耦合的，因此隔离变压器的初次级之间均用屏蔽层隔离，减少其分布电容，以提高抗共模干扰能力。

2、信号传输通道的抗干扰设计

(1)光电耦合隔离措施

在长距离传输过程中，采用光电耦合器，可以将控制系统与输入通道、输出通道以及伺服驱动器的输入、输出通道切断电路之间的。如果在电路中不采用光电隔离，外部的尖峰干扰信号会进入系统或直接进入伺服驱动装置，产生*种干扰现象。

(2)双绞屏蔽线长线传输

信号在传输过程中会受到电场、磁场和地阻抗等干扰因素的影响，采用接地屏蔽线可以减小电场的干扰。双绞线与同轴电缆相比，虽然频带较差，但波阻抗高，抗共模噪声能力强，能使各个小环节的电磁感应干扰相互抵消。另外，在长距离传输过程中，一般采用差分信号传输，提高抗干扰性能。采用双绞屏蔽线长线传输可以有效地抑制第二、三、四种干扰现象的产生。

(3)接地

接地可以消除电流流经地线时所产生的噪声电压，除了要将伺服系统接大地外，信号屏蔽线也要接地，防止静电感应和电磁干扰。如果没有正确的接地，则可能会出现第二种干扰现象。

综上所述，高速电机编码器的干扰源主要有两种，同样的抗干扰措施也有两种，供电系统的抗干扰设计和信号传输通道的抗干扰设计。

 编码器术语介绍：

绝对式

绝对位置是一个自身完整并独立于任何其他位置或数值而定义的位置。绝对式编码器的主要优点是：开启电源后便可立即获得运动系统当前位置的信息。无需完成任何初始运动，而且与增量式编码器相反，绝对式编码器无需运动至参考位置。

精度

精度是输出值与实际值接近程度的度量 — 此处为实际位置与编码器报告位置之间的偏差。

CPR（每转计数）

每转的计数是每转中两个通道上的状态变化个数。

距离编码参考零位 (DCRM)

常见于直线或圆形增量式编码器，具有距离编码参考零位 (DCRM) 的栅尺允许测量系统在往返移动一小段距离后重新确定绝对位置。

编码器

编码器是一种将信息由某一特定格式（或编码）转换为其他特定格式（或编码）的设备、电路、传感器、软件程序或算法，转换的目的是由于标准化、速度或压缩的需要。

格雷码

格雷码是二进制计数系统中的一种特殊编码格式。格雷码和自然二进制之间的区别是相邻两数之间位元改变的方式。在格雷码中，每增加一个计数，只允许一个位元改变状态。

迟滞

迟滞是指从旋转或直线运动的不同方向来到相同位置时，报告位置之间的差异。

增量式

增量式编码器在开启时刻提供的位置值为零。报告位置的形式为相互移位四分之一个周期 (90°) 的两个信号。通常这些信号称为A quad B。信号格式可以是模拟（正弦/余弦）或数字。系统的分辨率被定义为两个信号的两次相邻转换之间的距离。栅尺每旋转一周将产生特定数量的等距脉冲。随着编码器运动，将产生一个脉冲流。每运动1个单位分辨率（增量），编码器输出一个状态变化。

细分

细分是将一个模拟输入信号循环（正弦/余弦）分割成多个数字输出信号 (A quad B) 循环的过程。

细分率

细分率是指一个输入信号周期内的输出测量步数。

最小边缘间隔

最小边缘间隔是指正交信号两个相邻边缘之间的最小可能时间。它用一段时间长度来表示（单位：μs）。典型选项为0.07 μs至20 μs。当指定增量式直线磁编码器时，您需要选择一个最小边缘间隔值，并在考虑分辨率的前提下，使之低于计数器的速度，并高于应用的最高速度。

MTTF（故障平均时间）

MTTF (M) = p × t / n
PPR（每转脉冲数）

每转的脉冲数是每转的脉冲个数。

分辨率

分辨率是编码器能够检测到的最小运动度量。根据编码器类型不同，测量方式也不相同。

重复精度

单向重复精度是以相同方向和相同条件运动时，多次测量结果中相同实际位置的不同报告位置之间的差异。

双向重复精度是以相反方向和相同条件运动时，多次测量结果中相同实际位置的不同报告位置之间的差异。

双向重复精度 = 单向重复精度 + 迟滞。