編碼器及自動(dòng)化器件的抗干擾能力怎么看？

編碼器的性能品質(zhì)，始于以客戶利益設(shè)計(jì)為中心，與專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的編碼器設(shè)計(jì)。 

EMC電磁兼容性實(shí)驗(yàn)認(rèn)證的學(xué)習(xí)，及包含100米傳輸電纜的抗干擾復(fù)合實(shí)驗(yàn)

一

編碼器信號(hào)在現(xiàn)場(chǎng)為什么總是跳？自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)為什么總是有那么多的干擾麻煩事？自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工程師為什么一年有一半以上的時(shí)間，是在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、找問(wèn)題、反復(fù)去現(xiàn)場(chǎng)解決問(wèn)題，或者就在趕去現(xiàn)場(chǎng)的路上？

其中，干擾真是個(gè)頭痛的問(wèn)題。那么編碼器的抗干擾能力怎么看呢？總要有一個(gè)可以比較的標(biāo)準(zhǔn)。

除了一再?gòu)?qiáng)調(diào)的從編碼器原理的選擇開始，全行程真值編碼原理的值編碼器抗干擾，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于增量值編碼的（以及包含有電子計(jì)數(shù)器的電池記憶、韋根記憶的那些假值編碼）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(jì)時(shí)就要有專門的EMC設(shè)計(jì)，這也是一個(gè)編碼器性能重要的比較評(píng)測(cè)依據(jù)。而這個(gè)EMC電磁兼容性必須是經(jīng)過(guò)的第三方EMC實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證的。例如總部位于德國(guó)的“德國(guó)萊茵TÜV實(shí)驗(yàn)室”。編碼器的抗干擾能力比較，就要看這份第三方認(rèn)證的 EMC測(cè)試認(rèn)證證書。

另外，由于中國(guó)現(xiàn)場(chǎng)引進(jìn)的八國(guó)聯(lián)軍設(shè)備，日系、歐系常常混用的電氣環(huán)境，如果再加上低端不專業(yè)的配置，現(xiàn)場(chǎng)工人素養(yǎng)的參差不齊，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于德國(guó)工廠現(xiàn)場(chǎng)，即使用“德國(guó)進(jìn)口”的編碼器，也常常發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)干擾問(wèn)題，而使得現(xiàn)場(chǎng)工程師化大量的時(shí)間去進(jìn)解決干擾問(wèn)題。

例如接地問(wèn)題：

什么是地？

..電氣工程師：地是電路的基準(zhǔn)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(duì)于編碼器而言很不幸，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)引進(jìn)或者學(xué)習(xí)的日系編碼器都是經(jīng)濟(jì)級(jí)別的，電氣工程師設(shè)計(jì)偏向于NPN，也就是共陽(yáng)極；而歐系編碼器及電機(jī)的設(shè)計(jì)，電氣工程師設(shè)計(jì)偏向于PNP，也就是共陰極。這兩種設(shè)計(jì)偏向混合在一起用，看似也作了等電位接地設(shè)計(jì)，在實(shí)際使用時(shí)的局部及瞬時(shí)常常是不在一個(gè)等電位上的，那么即使歐系EMC設(shè)計(jì)的編碼器，也不一定能夠適應(yīng)中國(guó)國(guó)內(nèi)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜干擾。這些編碼器在中國(guó)使用，需要針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)可能的干擾環(huán)境，帶上編碼器的長(zhǎng)距離信號(hào)電纜以及接地方式，重新經(jīng)歷過(guò)EMC實(shí)驗(yàn)室測(cè)試認(rèn)證。

近趁著我們編碼器在前面的EMC認(rèn)證有效期時(shí)間已經(jīng)要到期了，需要重新再次認(rèn)證，我們對(duì)GMX60的值多圈編碼器送德國(guó)萊茵TUV（上海）實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證，并且模擬中國(guó)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，而帶了100米的信號(hào)電纜及信號(hào)接收儀表，共同在電磁干擾環(huán)境下再次實(shí)驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證。

二

標(biāo)準(zhǔn)組織EMC電磁兼容性測(cè)試認(rèn)證，是評(píng)測(cè)編碼器的抗干擾能力的標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)去的進(jìn)口編碼器EMC測(cè)試報(bào)告是以國(guó)外實(shí)驗(yàn)室條件下，僅對(duì)編碼器的測(cè)試。而我們這次送TUV的測(cè)試，是根據(jù)中國(guó)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，常常有較長(zhǎng)的編碼器電纜，而這段電纜在現(xiàn)場(chǎng)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(hào)接收。或者有這段長(zhǎng)距離信號(hào)電纜引入干擾進(jìn)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(cè)試，提出了更高的要求，就是模擬現(xiàn)場(chǎng)編碼器信號(hào)帶著100米電纜同時(shí)在干擾環(huán)境下，測(cè)試信號(hào)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(cè)試通過(guò)條件。

EMC重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)系列（IEC61000系列）

標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)名稱

IEC61000-4-1抗擾度試驗(yàn)綜述

IEC61000-4-2靜電放電抗擾度試驗(yàn)

IEC61000-4-3輻射（射頻）電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)

IEC61000-4-4電快速瞬變/脈沖群抗擾度試驗(yàn)

IEC61000-4-5浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)

IEC61000-4-6對(duì)射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試

IEC61000-4-8工頻磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)

IEC61000-4-11電壓暫降、短期中斷和電壓變化抗擾度試

三

靜電放電抗擾性試驗(yàn)

依據(jù)EMC電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

..試驗(yàn)?zāi)康模耗M操作人員或物體在接觸設(shè)備時(shí)放電及人或物體對(duì)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(guò)導(dǎo)體直接耦合，屬于直接放電影響。后者是通過(guò)空間輻射耦合，屬于間接放電影響。

自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)：對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)較多的灰塵粒度附帶的靜電放電。

射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾性試

..試驗(yàn)的實(shí)施

..用1kHz的正弦波對(duì)信號(hào)進(jìn)行80％的幅度調(diào)制后，在80～1000MHz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃頻測(cè)量，掃描步長(zhǎng)為前一頻率的1％，這一部分都通過(guò)計(jì)算機(jī)及軟件控制實(shí)現(xiàn)。

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

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

自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)：對(duì)應(yīng)各種金屬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(yàn)

依據(jù)EMC電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

..試驗(yàn)?zāi)康?/span>

評(píng)估通訊和電子設(shè)備的供電電源端口、信號(hào)和控制端口在受到重復(fù)的快速瞬變脈沖群干擾時(shí)的性能, 驗(yàn)證通訊和電子設(shè)備對(duì)來(lái)自操作暫態(tài)過(guò)程(如開斷感性負(fù)荷、繼電器觸頭彈跳等) 中的各種類型瞬變擾動(dòng)的抗擾性。

自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)：對(duì)應(yīng)編碼器外殼及長(zhǎng)距離電纜對(duì)來(lái)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(yàn)

依據(jù)EMC電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

..試驗(yàn)?zāi)康?/span>

評(píng)價(jià)被測(cè)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(yàn)一般用來(lái)模擬被測(cè)設(shè)備在不同環(huán)境下遇到的間接雷擊，或開關(guān)切換過(guò)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(wú)屏蔽通信線路端口、無(wú)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(gè)選定部位上，正負(fù)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(jìn)行線－地試驗(yàn)時(shí)，如沒(méi)有其它規(guī)定，試驗(yàn)電壓必須逐次地施加到每一線路和地之間

自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)：對(duì)應(yīng)瞬間的電源啟動(dòng)、電磁閥電磁線圈動(dòng)作、大功率電機(jī)啟動(dòng)、大功率接觸器開關(guān)的動(dòng)作，等等，所帶來(lái)的感應(yīng)浪涌。

戶外使用現(xiàn)場(chǎng)：遠(yuǎn)處的雷擊，通過(guò)大地的瞬間感應(yīng)，此時(shí)普通的接地是無(wú)法快速等電位的。

射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度

依據(jù)EMC電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

..試驗(yàn)?zāi)康?/span>

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

..試驗(yàn)過(guò)程中，EUT放置在高于地參考面0.1m的絕緣支架上，應(yīng)對(duì)EUT的每一個(gè)端口進(jìn)行測(cè)試..用1kHz的正弦波對(duì)信號(hào)進(jìn)行80％的幅度調(diào)制后，在0.15～80MHz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃頻測(cè)量，掃描步長(zhǎng)為前一頻率的1％，這一部分都通過(guò)計(jì)算機(jī)及軟件控制實(shí)現(xiàn)。

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

自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)：對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)其他設(shè)備可能的對(duì)外的電磁波干擾。

電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾性試驗(yàn)

依據(jù)EMC電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

..試驗(yàn)?zāi)康?/span>

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

電壓瞬時(shí)跌落和短時(shí)中斷 ,測(cè)試被測(cè)設(shè)備對(duì)上述情況的抗擾性。

EUT試驗(yàn)等級(jí)和持續(xù)時(shí)間按標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品技術(shù)條件要求進(jìn)行選定，經(jīng)過(guò)組合后按交次序排列并依次進(jìn)行試驗(yàn)。每種組合狀態(tài)的試驗(yàn)次數(shù)規(guī)定為3秒，二次試驗(yàn)之間的間隔為10秒

試驗(yàn)時(shí)電源電壓突變發(fā)生在電壓過(guò)零處和產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的關(guān)鍵相位處。對(duì)于三相電源供電設(shè)備，一般逐相進(jìn)行試驗(yàn)。

四

終的測(cè)試結(jié)果是令人滿意的，在模擬了中國(guó)國(guó)內(nèi)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用電氣環(huán)境下，在加入100米電纜后測(cè)試編碼器接收設(shè)備終端的信號(hào)，送實(shí)驗(yàn)認(rèn)證的編碼器同樣一次性通過(guò)了德國(guó)萊茵TUV實(shí)驗(yàn)室的EMC測(cè)試認(rèn)證。證明了GEMPLE編碼器EMC設(shè)計(jì)的專業(yè)性。

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