步進(jìn)電機干擾的解決辦法 

   十幾年前小編發(fā)表過(guò)關(guān)于步進(jìn)電機丟步和抗干擾的問(wèn)題。其實(shí)關(guān)于丟步，本意是步進(jìn)電機驅動(dòng)器沒(méi)能全部執行上位機發(fā)來(lái)信號，或者說(shuō)個(gè)別信號脈沖沒(méi)有被驅動(dòng)器轉變?yōu)殡娒}沖，主要發(fā)生于驅動(dòng)器的運算能力上，現在的芯片處理速度讓這種問(wèn)題不會(huì )出現了，大家習慣把機械沒(méi)有到位都歸咎于步進(jìn)電機的丟步。不能否認伺服電機的閉環(huán)效應確實(shí)解決了堵轉導致的角度沒(méi)走出來(lái)，但是一些場(chǎng)合的干擾問(wèn)題依然困擾著(zhù)步進(jìn)電機和伺服電機，對于干擾，伺服電機除了要解決脈沖信號的干擾問(wèn)題，還要應對編碼器的干擾問(wèn)題。

 

干擾源是什么？

    現在我們簡(jiǎn)單分析一下干擾是怎么產(chǎn)生的。1、大家都知道步進(jìn)電機伺服電機自身也是干擾源，尤其高壓型步進(jìn)電機的靜電是很強的；2、任何通過(guò)電流的導線(xiàn)或線(xiàn)圈周?chē)即嬖诖艌?chǎng)，這是電磁干擾。變頻器、電焊、甚至劣質(zhì)的繼電器和劣質(zhì)的開(kāi)關(guān)電源都是常見(jiàn)的干擾源。

 

干擾是怎么產(chǎn)生呢？

    正常的方波是規則的

 

沒(méi)有被干擾的控制信號方波

 

產(chǎn)生干擾以后，

 

控制信號被干擾

 

干擾的電流可能把高電平疊加更高，

 

 

 

脈沖信號高電平被干擾

 

可能削減更低，也可能讓低電平變成高電平。

 

步進(jìn)電機信號低電平被干擾

 

干擾的結果可能是角度走多，也可能走少，甚至沒(méi)有發(fā)脈沖的時(shí)候電機自己就轉起來(lái)。

 

解決干擾的辦法就是從各個(gè)環(huán)節去切斷干擾源。

1、金屬外殼

現在步進(jìn)電機驅動(dòng)器伺服電機驅動(dòng)器多采用金屬外殼，使外部干擾電場(chǎng)的電力場(chǎng)不影響其內部的電路。反過(guò)來(lái)，驅動(dòng)器內部電路產(chǎn)生的電力線(xiàn)也無(wú)法外逸去影響外電路。作為金屬屏蔽層的外殼，用戶(hù)還應做好接地

 

2、信號隔離

電控箱基本都是金屬箱體，當有強干擾時(shí)，我們要把強干擾源用金屬板隔離。

電控箱金屬板干擾隔離

 

3、使用屏蔽線(xiàn)

    電纜屏蔽層有超細的高密度高導通性的金屬細線(xiàn)編織成保護層，可以吸收外部輻射的高頻電磁場(chǎng)變化，從而起到屏蔽保護的作用，電纜屏蔽層的接地，通常是在信號接收端的單端接地。

    有必要的話(huà)電機線(xiàn)也采用屏蔽線(xiàn)，如果不能保證電機線(xiàn)采用屏蔽線(xiàn)，就要注意驅動(dòng)器的安裝盡量靠電控箱的邊緣，電機線(xiàn)在電控箱內盡可能短，電機線(xiàn)走線(xiàn)與控制線(xiàn)走向分開(kāi)

 

 

 

4、減少信號傳輸的接線(xiàn)端子尖角線(xiàn)頭

    減少信號傳輸的接線(xiàn)端子尖角線(xiàn)頭，盡量一根電纜線(xiàn)直接到接收端。信號傳輸中間的接收端子是一個(gè)暴露的干擾吸收“天線(xiàn)”單元，尤其是線(xiàn)頭和金屬尖角，好像是伸出去的天線(xiàn)，這連接線(xiàn)纜時(shí)應盡量沒(méi)有暴露外翹的線(xiàn)頭，做圓滑性處理，在信號傳輸中應盡力避免線(xiàn)頭與尖角。

 

5、電容濾波

    電容濾波是也是解決干擾的有效方法，但是并不推薦，因為電容的容量是需要計算的。電容濾波是有頻段的，很多人以為電容是越大越好，其實(shí)不然。一方面每個(gè)電容有一定的濾波頻段，在以諧振點(diǎn)為中心的一段頻段之內有較好的濾波效果，其他部分濾波效果不佳；另一方面大的電容會(huì )拉低電壓，可能把有效信號脈沖吸收掉。

 

6、接地

    前面三條都講到了接地，這里還是有必要單獨說(shuō)一下。筆者曾經(jīng)到金華調試設備的時(shí)候發(fā)現干擾問(wèn)題，旁邊點(diǎn)焊一工作，這邊電機就自己轉起來(lái)了，試了很多方法，最后把驅動(dòng)器和控制器的地線(xiàn)分別引到窗外的水溝里，干擾就徹底解決了。其實(shí)接地最難的是強電接地和弱電接地怎么分開(kāi)。

 

7、編碼器

在強干擾環(huán)境下，步進(jìn)電機編碼器，伺服電機編碼器也不能幸免。這時(shí)候除了線(xiàn)纜用屏蔽線(xiàn)接地，和給編碼器罩金屬外殼，還要選擇合適的編碼器型號，因為有的編碼器本身就具有更強的抗干擾能力。

 

8、干擾源的改善

    在一部分場(chǎng)合，這是最有效最徹底的解決方法，相當于斬首行動(dòng)了。類(lèi)似于焊機這種設備，干擾強度很難優(yōu)化，但是可以把控制箱放遠一點(diǎn)。其他的干擾源其實(shí)沒(méi)有那么強。不管你信或者不信，事實(shí)都擺在那里，不是0.5KW的變頻器干擾就一定弱，5KW的的變頻器干擾就一定強，也要看品質(zhì)的。

 

    另外，大多數人不會(huì )相信繼電器也會(huì )是干擾源，和線(xiàn)圈產(chǎn)生的電磁有關(guān)，也和導通瞬間接觸不好，若即若離產(chǎn)生脈沖電流有關(guān)。

 

    不了解干擾原理的朋友，可以去了解一下無(wú)線(xiàn)充電的原理。

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