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旋转编码器电缆线是什么样的?
发布时间:2019-04-08
发布者:
浏览次数:56次

旋转编码器信号电缆越粗越好吗?专业编码器电缆长什么样?


旋转编码器信号是高频电磁波信号,高频信号走导体表面。不是走电流电压直流信号或者低频信号讲直流电阻的,芯线没有必要很粗,粗线确实也增加了外边表面面积,但是截面积与线径是平方关系,而导线外表面积与线径是一次方关系,单纯芯线材料的加粗浪费了铜材料。旋转编码器专用电缆的芯线粗细关系到表面积的大小和分布电容的设计,并不是随意加粗的,截面积增加一倍,外边面积仅增加了40%,较粗的信号芯线反而会改变线间电容设计,更易发生串音干扰,或者外部高频电磁串入干扰。如果感觉上要粗更好一些,也必须是有信号线与电源线有粗细搭配的,有电容特性电感特性针对信号频率有过专门设计的。


有些自动化项目设计要求旋转编码器信号线达0.75平方以上的是误导了,那样粗的如果没有经电缆特性的电容电感设计,距离长的也会形成较大的线间电容,A相与B相会高频走电容而串音,并信号线与屏蔽层形成电容,引入漏过的高频干扰。但是电缆内的作为电源0V线,却是越粗越好的,加粗的0V线可以与屏蔽层形成较大的线间电容,将干扰的高频信号吸收从0V线引走。电缆内不用的线可以合并为0V线。


作为参考,德国海德汉的编码器电缆,信号线仅0.14平方,0V线是0.5平方。



海德汉编码器电缆提供的数据很少,仅仅从信号电缆外观看,最初的印象是信号线很细(仅0.14平方!)这与某些“专家”们讲的“编码器线要尽量粗”大相径庭,(你要打算走多大的电流啊),屏蔽层金属线很多很细而致密,几乎达到100%的遮蔽。再看上面的参数表,结合我前面的介绍我们来看:4对0.14平方的信号线,4根0.5平方的电源线,信号线与电源线的粗细比是1:3.5。也就是电缆表面积形成的电容比1:3.5。如果有高频干扰穿透了屏蔽层进入,也因为屏蔽层与电源线的电容更大,而从电源线上走了。海德汉要求备用一组电源,如果不用备用电源线,也可以两根电源线合并达到更粗。电缆的电容特性线间分布电容90pF/m,电感特性是延迟时间6ns/m。传输150米。如果电源线用2根合并后传输更远,一般有超过200米。


十多年前在某海军维修基地8吊点同步起吊潜艇维修,我用过海德汉编码器及电缆最长接近了300米,变频器是ABB的,当时只有在ABB变频器上找到了带有推挽式含反相信号的接口A+/A-,B+/B-。这样的含有反相信号并配合专用的编码器信号电缆,才能够保证在200米后仍然能够获得稳定与高保真的信号。而当初的那个项目最远走到了300米。


再来看一根十多年前我定制的编码器电缆:

1, 高密度细线屏蔽层,接近100%的遮蔽度。

2, 信号芯线为0.079超细高纯度软铜线,30股绞,在同等电缆平方截面积下,多股细线达到最大的周边表面积,高频信号走导体表面。

3, 电源线为加粗的105股0.079超细高纯度软铜线,”粗“是股数多,而不是真的就一根粗线。电源线与信号线(外径面积)电容比为3.5:1。

4, 厂方实验室测得的线间电容大约在97到100pF/m

5, 厂方实验室测得的延迟为7ns/m

6, 此电缆专为编码器信号传输超过30米而设计,脉冲频率(电子开关频率)小于800KHz。

双屏蔽层有没有用?

双屏蔽层解决几个问题,第1是两层屏蔽层“脸皮”足够厚,足以挡住更多的电磁辐射干扰。第2是对混乱的两端接地买单,最外层可以两端接地,内层悬浮或者单端接地。实际上如果需要两端等电位连接,可以信号电缆外再拉一根较粗的铜导线。第3,内外双层屏蔽层可以成为电容,吸收掉透过的高频干扰信号。这与专业电缆的0V线较粗与屏蔽层形成线间电容异曲同工了。如果理解了双屏蔽层是如何有效的,也许你就不需要双屏蔽层电缆了。


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