600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Сплиттер сигнала энкодера для увеличения длины кабеля энкодера

Преобразователи частоты

Сплиттер (повторитель) сигнала энкодера

При применении преобразователей частоты для управления электроприводом протяженных установок возникает проблема неустойчивости считывания сигналов энкодера преобразователем частоты при увеличении длины кабеля энкодера. Вопрос усиления сигнала энкодера решается за счет использования специальных повторителей, в качестве которого может выступать выпускаемый ООО «СКБ «Протон» Сплиттер сигнала энкодера РДПУ.465645.002.

Наиболее часто применяются энкодеры с комплиментарным выходным сигналом TTL , называемые так же Line driver. Данный сигнал представляет собой две пары комплиментарных сигналов и представляет собой пару сигналов стандарта RS422/RS485.

Комплиментарные TTL выходные сигналы инкрементального энкодера

С учетом природы сигнала, для анализа максимальной длины кабеля энкодера можно использовать наработки в области цифровых интерфейсов передачи данных. В частности, для интерфейса RS422/RS485 максимальная длина линии связи зависит от скорости передачи данных и влияния помех. В усредненной индустриальной среде, при использовании терминированных резисторами с обеих концов экранированных кабелей типа витая пара и с правильно заземленными экранами, зависимость максимальной длины линии связи от скорости передачи данных представлена графиком на рис. 1.

Рис. 1 — Максимальная длина линии RS422/RS485 связи в зависимости от скорости передачи данных

Чтобы воспользоваться данным графиком, потребуется определить скорость передачи данных в кбит/с для выходного сигнала энкодера. Для связи скорости передачи данных и частоты сигнала используется формула F = V / N, где F — частота сигнала, V — скорость передачи данных, N — количество бит информации, передаваемое за один цикл сигнала. Величина N зависит от метода кодирования сигнала: например, для двоичной фазовой манипуляции (BPSK) один цикл волны несет один бит информации, поэтому N будет равно 1. При квадратурной манипуляции с фазовым сдвигом (QPSK) один цикл волны несет два бита информации, так что N будет равно 2.

Форма физического сигнала интерфейса RS422/RS485

Учитывая форму сигнала интерфейса RS422/RS485 за один цикл сигнала энкодера передается два бита информации. Таким образом, скорость передачи данных стандартного инкрементального энкодера V = 2 * F

Для стандартного энкодера с разрешением 1024 ppr (им./об.) при скорости вращения вала электродвигателя 1500 об/мин (25 об/сек) частота выходного сигнала энкодера F = 25 * 1024 = 25,6 кГц. При этом скорость передачи данных, соответствующая этой частоте составит 51,2 кбит/сек и в соответствии с графиком на рис. 1 максимальная длина кабеля энкодера ограничена теоретическим значением 1000 м. Таким образом, использование энкодеров с разрешением до 1024 ppr с электродвигателями до 1500 об/мин не накладывает существенных теоретических ограничений на длину кабеля энкодера.

При использовании электродвигателей с большими скоростями и энкодеров с большими разрешениями теоретическая максимальная длина кабеля энкодера существенно сокращается. Например при использовании электродвигателя с частотой вращения 3000 об./мин и энкодера с разрешением 4096 ppr (им./об.) скорость передачи данных составит уже 409,6 кбит/сек и максимальная длина кабеля сократится более чем в три раза, до приблизительно 300 м.

Учитывая отсутствие корректного терминирования кабеля энкодера как на стороне преобразователя частоты, а так же на стороне энкодера и повышенный уровень электромагнитных помех от преобразователя частоты, не следует ожидать для стандартного электродвигателя 1500 об./мин с энкодером 1024 ppr длины кабеля энкодера более 100 м и даже менее, в случае существенного уровня электромагнитных помех на объекте. Для электродвигателей с большей скоростью вращения и энкодеров с большим разрешением, максимальная длина кабеля будет снижаться пропорционально кривой графика на рис. 1. Таком образом, например, для электродвигателя с частотой вращения 3000 об/мин и энкодера 4096 ppr не следует ожидать максимальной длины кабеля более 30 м.

При необходимости увеличения длины кабеля энкодера следует применять повторители сигнала энкодера, например, выпускаемый ООО «СКБ «Протон» Сплиттер сигнала энкодера РДПУ.465645.002.