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关于增量编码器方波脉冲信号用示波器看波形的基本方法
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关于增量编码器方波脉冲信号用示波器看波形的基本方法示例:


示例实验编码器:

GI58N 1024线增量编码器,5—30V推挽式含反相6通道信号输出(品牌GEMPLE)

实验时间:2015年2月8日 

实验员:上海精浦机电有限公司 陈工


测试内容:

1, A/B相同时接上负载,同时接入示波器看波形图;

2, 在上述1的要求下,并在编码器连上电机在高速状态下的看波形失真情况;

3, 在上述1和2的要求下的,编码器信号接上长距离信号电缆后端的信号波形失真情况。


观察波形:

1, 在A/B相同时接上,并3000转/分,并信号远传100米电缆以后,波形已经有失真,但仍然能清晰分辨A/B相的上升下降及相位差;

2, 上升沿下降沿已经不再陡直,说明100米电缆线上有电感、电容阻抗分布,对于信号的上升下降响应有影响;

3, 信号在低电平(编码0)和高电平(编码1)上已经不再平直,尤其是在A相上升下降时B相信号有小的波动,B相也如此。说明100米电缆线上的有电容电感效应,A相和B相的上升下降时相互之间有耦合感应;

4, 信号低电平时波动小于2V,信号高电平时,波动后整体电压高于18V,如以低电平编码0信号的阈值为2V,高电平编码1信号的阈值为18V(优于HTL信号标准),信号为清晰识别筒形状方波(图中粉红色线),相位差接近90度,仍然可以清晰识别使用。

结论:该编码器信号在3000转/分转速,并100米信号电缆远传下,信号远传能力强,抗干扰好,仍然能清晰识别A/B信号,可以使用。


增量编码器信号绝大部分为方波高频率脉冲信号(另有正余弦信号不在此讨论),这样的信号对增量编码器信号电缆要求并非简单的线径粗细和双绞屏蔽的要求,而是对于线间电容、电感以及材质对于波能量的吸收和反射,信号电缆都必须有专门的设计与试验。

电缆芯线的粗细仅仅是针对电流的大小,而双绞屏蔽(甚至双层屏蔽)也仅仅是针对外部的影响。

事实上编码器信号(ABZ)本身在传导与接收时就会发生物理变化,在传导过程中由于线间电容与电感及材质对于波能量吸收的影响,波形会变形失真,上升沿与下降沿不再陡直,方波变成了馒头波;而当信号进入接收端会发生反射,事实上任何电磁波信号在两个界面的过程中都会发生折射与反射,就好比光波进入水面的折射和反射一样,这样的反射波会在原来脉冲信号上叠加出多出来的小脉冲;另外当A相的上升与下降会对于B相产生影响,同样B相信号的上升与下降也会对于A相产生影响,上述在电缆传导与接收端的内部信号各种物理变化,随着电缆线的长度加长,或外部干扰的影响,失真会越来越严重,波形也会越来越杂乱,zui后造成接收端接收脉冲信号的不准确。

这种现象好比在山谷中的回声,当反射距离达到一定回声会很明显,当2个人以上的发声回声会杂乱,而当距离很远或人更多时,回声已经无法分辨了。

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