編碼器及自動化器件的抗干擾能力怎么看？

編碼器的性能品質，始于以客戶利益設計為中心，與專業(yè)標準化的編碼器設計。 

EMC電磁兼容性實驗認證的學習，及包含100米傳輸電纜的抗干擾復合實驗

一

編碼器信號在現(xiàn)場為什么總是跳？自動化現(xiàn)場為什么總是有那么多的干擾麻煩事？自動化現(xiàn)場服務工程師為什么一年有一半以上的時間，是在現(xiàn)場調(diào)試、找問題、反復去現(xiàn)場解決問題，或者就在趕去現(xiàn)場的路上？

其中，干擾真是個頭痛的問題。那么編碼器的抗干擾能力怎么看呢？總要有一個可以比較的標準。

除了一再強調(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，遠遠優(yōu)于增量值編碼的（以及包含有電子計數(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鍵，從設計時就要有專門的EMC設計，這也是一個編碼器性能重要的比較評測依據(jù)。而這個EMC電磁兼容性必須是經(jīng)過的第三方EMC實驗室認證的。例如總部位于德國的“德國萊茵TÜV實驗室”。編碼器的抗干擾能力比較，就要看這份第三方認證的 EMC測試認證證書。

另外，由于中國現(xiàn)場引進的八國聯(lián)軍設備，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)場工人素養(yǎng)的參差不齊，現(xiàn)場復雜性遠遠大于德國工廠現(xiàn)場，即使用“德國進口”的編碼器，也常常發(fā)生現(xiàn)場干擾問題，而使得現(xiàn)場工程師化大量的時間去進解決干擾問題。

例如接地問題：

什么是地？

..電氣工程師：地是電路的基準電壓

..結構工程師：地是設備的金屬外殼

..電工：地是大地，即地球

但對于編碼器而言很不幸，國內(nèi)市場引進或者學習的日系編碼器都是經(jīng)濟級別的，電氣工程師設計偏向于NPN，也就是共陽極；而歐系編碼器及電機的設計，電氣工程師設計偏向于PNP，也就是共陰極。這兩種設計偏向混合在一起用，看似也作了等電位接地設計，在實際使用時的局部及瞬時常常是不在一個等電位上的，那么即使歐系EMC設計的編碼器，也不一定能夠適應中國國內(nèi)自動化現(xiàn)場的復雜干擾。這些編碼器在中國使用，需要針對國內(nèi)現(xiàn)場可能的干擾環(huán)境，帶上編碼器的長距離信號電纜以及接地方式，重新經(jīng)歷過EMC實驗室測試認證。

近趁著我們編碼器在前面的EMC認證有效期時間已經(jīng)要到期了，需要重新再次認證，我們對GMX60的值多圈編碼器送德國萊茵TUV（上海）實驗室認證，并且模擬中國現(xiàn)場應用，而帶了100米的信號電纜及信號接收儀表，共同在電磁干擾環(huán)境下再次實驗檢測認證。

二

標準組織EMC電磁兼容性測試認證，是評測編碼器的抗干擾能力的標準。過去的進口編碼器EMC測試報告是以國外實驗室條件下，僅對編碼器的測試。而我們這次送TUV的測試，是根據(jù)中國現(xiàn)場的復雜性，常常有較長的編碼器電纜，而這段電纜在現(xiàn)場復雜電氣環(huán)境下，也極易受到干擾而影響到后面設備的編碼器信號接收。或者有這段長距離信號電纜引入干擾進入編碼器內(nèi)部。所以我們這次的編碼器EMC電磁兼容性抗干擾測試，提出了更高的要求，就是模擬現(xiàn)場編碼器信號帶著100米電纜同時在干擾環(huán)境下，測試信號在100米電纜后的接收，是否能夠經(jīng)受住干擾環(huán)境，符合EMC的測試通過條件。

EMC重要的基礎標準系列（IEC61000系列）

標準編號名稱

IEC61000-4-1抗擾度試驗綜述

IEC61000-4-2靜電放電抗擾度試驗

IEC61000-4-3輻射（射頻）電磁場抗擾度試驗

IEC61000-4-4電快速瞬變/脈沖群抗擾度試驗

IEC61000-4-5浪涌（沖擊）抗擾度試驗

IEC61000-4-6對射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試

IEC61000-4-8工頻磁場抗擾度試驗

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

依據(jù)EMC電磁兼容標準

..試驗目的：模擬操作人員或物體在接觸設備時放電及人或物體對鄰近物體的放電，以考察被試設備抵抗靜電放電干擾能力。前者是通過導體直接耦合，屬于直接放電影響。后者是通過空間輻射耦合，屬于間接放電影響。

自動化現(xiàn)場：對應現(xiàn)場較多的灰塵粒度附帶的靜電放電。

射頻電磁場輻射抗擾性試

..試驗的實施

..用1kHz的正弦波對信號進行80％的幅度調(diào)制后，在80～1000MHz頻率范圍內(nèi)進行掃頻測量，掃描步長為前一頻率的1％，這一部分都通過計算機及軟件控制實現(xiàn)。

..每一頻點上掃描停留時間不應短于受試設備操作和反應所需的時間，一般設為一秒鐘，如果對產(chǎn)品有特別要求，可以延長停留時間。

..受試設備應在發(fā)射天線的水平和垂直極化下進行試驗。

自動化現(xiàn)場：對應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

依據(jù)EMC電磁兼容標準

..試驗目的

評估通訊和電子設備的供電電源端口、信號和控制端口在受到重復的快速瞬變脈沖群干擾時的性能, 驗證通訊和電子設備對來自操作暫態(tài)過程(如開斷感性負荷、繼電器觸頭彈跳等) 中的各種類型瞬變擾動的抗擾性。

自動化現(xiàn)場：對應編碼器外殼及長距離電纜對來自于直接的接觸傳導和感應到的干擾。

雷擊浪涌抗擾性試驗

依據(jù)EMC電磁兼容標準

..試驗目的

評價被測設備遭受電力線路和互聯(lián)線路上大能量干擾的性能。此試驗一般用來模擬被測設備在不同環(huán)境下遇到的間接雷擊，或開關切換過程中所造成的電壓和電流浪涌。

選擇與被試端口相應的耦合網(wǎng)絡。電源端口、無屏蔽通信線路端口、無屏蔽互聯(lián)線路端口都有相應不同的耦合網(wǎng)絡。

..在每個選定部位上，正負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，進行線－地試驗時，如沒有其它規(guī)定，試驗電壓必須逐次地施加到每一線路和地之間

自動化現(xiàn)場：對應瞬間的電源啟動、電磁閥電磁線圈動作、大功率電機啟動、大功率接觸器開關的動作，等等，所帶來的感應浪涌。

戶外使用現(xiàn)場：遠處的雷擊，通過大地的瞬間感應，此時普通的接地是無法快速等電位的。

射頻場感應的傳導騷擾抗擾度

依據(jù)EMC電磁兼容標準

..試驗目的

評估通訊和電子設備的供電電源端口、信號和控制端口在受到射頻電磁場感應的傳導騷擾信號干擾時的性能。

..試驗過程中，EUT放置在高于地參考面0.1m的絕緣支架上，應對EUT的每一個端口進行測試..用1kHz的正弦波對信號進行80％的幅度調(diào)制后，在0.15～80MHz頻率范圍內(nèi)進行掃頻測量，掃描步長為前一頻率的1％，這一部分都通過計算機及軟件控制實現(xiàn)。

..每一頻點上掃描停留時間不應短于受試設備操作和反應所需的時間，一般設為一秒鐘，如果對產(chǎn)品有特別要求，可以延長停留時間。

自動化現(xiàn)場：對應現(xiàn)場其他設備可能的對外的電磁波干擾。

電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾性試驗

依據(jù)EMC電磁兼容標準

..試驗目的

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

電壓瞬時跌落和短時中斷 ,測試被測設備對上述情況的抗擾性。

EUT試驗等級和持續(xù)時間按標準或產(chǎn)品技術條件要求進行選定，經(jīng)過組合后按交次序排列并依次進行試驗。每種組合狀態(tài)的試驗次數(shù)規(guī)定為3秒，二次試驗之間的間隔為10秒

試驗時電源電壓突變發(fā)生在電壓過零處和產(chǎn)品技術條件規(guī)定的關鍵相位處。對于三相電源供電設備，一般逐相進行試驗。

四

終的測試結果是令人滿意的，在模擬了中國國內(nèi)自動化現(xiàn)場的實際應用電氣環(huán)境下，在加入100米電纜后測試編碼器接收設備終端的信號，送實驗認證的編碼器同樣一次性通過了德國萊茵TUV實驗室的EMC測試認證。證明了GEMPLE編碼器EMC設計的專業(yè)性。

做好編碼器需要有專業(yè)、認真與堅持做好品質的毅力與耐心——GEMPLE