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编码器及自动化器件的抗干扰能力怎么看?

供稿:上海精浦机电有限公司 2019/3/15 9:25:50

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  • 关键词: 编码器 绝对值编码器 绝对型编码器
  • 摘要:编码器的性能品质,始于以客户利益设计为中心,与专业标准化的编码器设计。EMC电磁兼容性实验认证的学习,及包含100米传输电缆的抗干扰复合实验

不管是正在使用编码器的人还是正在卖编码器的人,总会想下列这些问题:

“编码器信号在现场为什么总是跳?

 自动化现场为什么总是有那么多的干扰麻烦事?

自动化现场服务工程师为什么一年有一半以上的时间,是在现场调试、找问题、反复去现场解决问题,或者就在赶去现场的路上?”

   

其中,干扰真是个头痛的问题。那么编码器的抗干扰能力怎么看呢?总要有一个可以比较的标准。

除了一再强调的从编码器原理的选择开始,全行程真绝对值编码原理的绝对值编码器抗干扰,远远优于增量值编码的(以及包含有电子计数器的电池记忆、韦根记忆的那些假绝对值编码)的编码器,编码器本身器件的EMC电磁兼容性抗干扰也是关键,从设计时就要有专门的EMC设计,这也是一个编码器性能重要的比较评测依据。而这个EMC电磁兼容性必须是经过权威的第三方EMC实验室认证的。例如总部位于德国的“德国莱茵TÜV实验室”。编码器的抗干扰能力比较,就要看这份第三方认证的《EMC测试认证证书》。

另外,由于中国现场引进的八国联军设备,日系、欧系常常混用的电气环境,如果再加上低端不专业的配置,现场工人素养的参差不齐,现场复杂性远远大于德国工厂现场,即使用“德国进口”的编码器,也常常发生现场干扰问题,而使得现场工程师化大量的时间去进解决干扰问题。

例如接地问题:

什么是地?

..电气工程师:地是电路的基准电压

..结构工程师:地是设备的金属外壳

..电工:地是大地,即地球

但对于编码器而言很不幸,国内市场引进或者学习的日系编码器都是经济级别的,电气工程师设计偏向于NPN,也就是共阳极;而欧系编码器及电机的设计,电气工程师设计偏向于PNP,也就是共阴极。这两种设计偏向混合在一起用,看似也作了等电位接地设计,在实际使用时的局部及瞬时常常是不在一个等电位上的,那么即使欧系EMC设计的编码器,也不一定能够适应中国国内自动化现场的复杂干扰。这些编码器在中国使用,需要针对国内现场可能的干扰环境,带上编码器的长距离信号电缆以及接地方式,重新经历过EMC实验室测试认证。

最近趁着我们多圈编码器在前面的EMC认证有效期时间已经要到期了,需要重新再次认证,我们对GMX60的绝对值多圈编码器送德国莱茵TUV(上海)实验室认证,并且模拟中国现场应用,而带了100米的信号电缆及信号接收仪表,共同在电磁干扰环境下再次实验检测认证。

国际标准组织EMC电磁兼容性测试认证,是评测编码器的抗干扰能力的标准。过去的进口编码器EMC测试报告是以国外实验室条件下,仅对编码器的测试。而我们这次送TUV的测试,是根据中国现场的复杂性,常常有较长的编码器电缆,而这段电缆在现场复杂电气环境下,也极易受到干扰而影响到后面设备的编码器信号接收。或者有这段长距离信号电缆引入干扰进入编码器内部。所以我们这次的编码器EMC电磁兼容性抗干扰测试,提出了更高的要求,就是模拟现场编码器信号带着100米电缆同时在干扰环境下,测试信号在100米电缆后的接收,是否能够经受住干扰环境,符合EMC的测试通过条件。

EMC重要的基础标准系列(IEC61000系列)

标准编号名称

IEC61000-4-1抗扰度试验综述

IEC61000-4-2静电放电抗扰度试验

IEC61000-4-3辐射(射频)电磁场抗扰度试验

IEC61000-4-4电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验

IEC61000-4-5浪涌(冲击)抗扰度试验

IEC61000-4-6对射频场感应的传导骚扰抗扰度试

IEC61000-4-8工频磁场抗扰度试验

IEC61000-4-11电压暂降、短期中断和电压变化抗扰度试

静电放电抗扰性试验

依据EMC电磁兼容标准

试验目的:模拟操作人员或物体在接触设备时放电及人或物体对邻近物体的放电,以考察被试设备抵抗静电放电干扰能力。前者是通过导体直接耦合,属于直接放电影响。后者是通过空间辐射耦合,属于间接放电影响。

自动化现场:对应现场较多的灰尘粒度附带的静电放电。

射频电磁场辐射抗扰性试验

试验的实施

用1kHz的正弦波对信号进行80%的幅度调制后,在80~1000MHz频率范围内进行扫频测量,扫描步长为前一频率的1%,这一部分都通过计算机及软件控制实现。

每一频点上扫描停留时间不应短于受试设备操作和反应所需的时间,一般设为一秒钟,如果对产品有特别要求,可以延长停留时间。

受试设备应在发射天线的水平和垂直极化下进行试验。

自动化现场:对应各种金属尖端在各频段电磁波的发射干扰,包括金属线头,尖锐角的电磁波发射干扰。

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

依据EMC电磁兼容标准

试验目的

评估通讯和电子设备的供电电源端口、信号和控制端口在受到重复的快速瞬变脉冲群干扰时的性能, 验证通讯和电子设备对来自操作暂态过程(如开断感性负荷、继电器触头弹跳等) 中的各种类型瞬变扰动的抗扰性。

自动化现场:对应编码器外壳及长距离电缆对来自于直接的接触传导和感应到的干扰。

雷击浪涌抗扰性试验

依据EMC电磁兼容标准

试验目的

评价被测设备遭受电力线路和互联线路上大能量干扰的性能。此试验一般用来模拟被测设备在不同环境下遇到的间接雷击,或开关切换过程中所造成的电压和电流浪涌。

选择与被试端口相应的耦合网络。电源端口、无屏蔽通信线路端口、无屏蔽互联线路端口都有相应不同的耦合网络。

在每个选定部位上,正负极性的干扰至少要各加5次,每次间隔1min。

浪涌冲击必须施加到线-线和线-地,进行线-地试验时,如没有其它规定,试验电压必须逐次地施加到每一线路和地之间

自动化现场:对应瞬间的电源启动、电磁阀电磁线圈动作、大功率电机启动、大功率接触器开关的动作,等等,所带来的感应浪涌。

户外使用现场:远处的雷击,通过大地的瞬间感应,此时普通的接地是无法快速等电位的。

射频场感应的传导骚扰抗扰度

依据EMC电磁兼容标准

试验目的

评估通讯和电子设备的供电电源端口、信号和控制端口在受到射频电磁场感应的传导骚扰信号干扰时的性能。

试验过程中,EUT放置在高于地参考面0.1m的绝缘支架上,应对EUT的每一个端口进行测试..用1kHz的正弦波对信号进行80%的幅度调制后,在0.15~80MHz频率范围内进行扫频测量,扫描步长为前一频率的1%,这一部分都通过计算机及软件控制实现。

每一频点上扫描停留时间不应短于受试设备操作和反应所需的时间,一般设为一秒钟,如果对产品有特别要求,可以延长停留时间。

自动化现场:对应现场其他设备可能的对外的电磁波干扰。

电压暂降、短时中断和电压变化抗扰性试验

依据EMC电磁兼容标准

试验目的

模拟由于供电电网、变电设备发生故障或负荷突然发生大的变动或负荷连续变化引起的电网

电压瞬时跌落和短时中断 ,测试被测设备对上述情况的抗扰性。

EUT试验等级和持续时间按标准或产品技术条件要求进行选定,经过组合后按交次序排列并依次进行试验。每种组合状态的试验次数规定为3秒,二次试验之间的间隔为10秒

试验时电源电压突变发生在电压过零处和产品技术条件规定的关键相位处。对于三相电源供电设备,一般逐相进行试验。

最终的测试结果是令人满意的,在模拟了中国国内自动化现场的实际应用电气环境下,在加入100米电缆后测试编码器接收设备终端的信号,送实验认证的多圈编码器同样一次性通过了德国莱茵TUV实验室的EMC测试认证。证明了GEMPLE编码器EMC设计的专业性。

做好编码器需要有专业、认真与坚持做好品质的毅力与耐心——GEMPLE

编码器创新技术产品,不仅仅是要有产品了,更重要的是提高并符合产品品质要求,与技术服务的品质,最终的目的是为编码器用户利益服务的。在中国自动化现场的电气环境远比德国工厂复杂,我们的品质与技术服务更多的是以用户现场条件为参考,怎么样做到让用户更好地用好GEMPLE精浦的编码器,能更放心的使用。

审核编辑(王静)
更多内容请访问 上海精浦机电有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=35272)

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