Encoder: Probleme bei langen Leitungen

Beim Einsatz von Encodern mit langen Leitungen können Probleme auftauchen.

Die drei Hauptprobleme sind nicht unabhängig voneinander.

1. Elektromagnetische Störungen

Elektromagnetische Störungen wirken auf die Encoder-Leitungen und verschieben die Signalpegel (hoch - tief), sodass der Empfänger in der Steuerung einzelne oder mehrere Pulse nicht mehr unterscheidet.

Mögliche Massnahmen:

• Ein Line Driver wird empfohlen in elektromagnetisch rauer Umgebung
• Zusätzlich paarweise verdrillte (A mit /A, B mit /B, ...) und/oder individuell abgeschirmte Leitungen können die Encoder-Signalqualität verbessern.

Bemerkung: Line Driver ist ein Muss für Positionsregelung.

2. Zu kleine Treiberströme

Der Treiberstrom ist zu klein und die elektromagnetischen Störungen wirken so stark auf die Signale ein, dass der Empfänger die Pulse nicht mehr unterscheiden kann. Für ein korrektes Funktionieren der RS422 Schnittstelle braucht es 20mA pro Kanal. Prüfe den maxon Katalog betreffend Treiberströme der entsprechenden Encoder Typen.

Mögliche Massnahmen:

• Ein Line Driver mit genügend grossem Treiberstrom (z.B. 20 mA pro Kanal) verwenden.
• Bei einem Encoder mit zu tiefen Treiberströmen einen zusätzlichen Line Driver direkt beim Encoder montieren (z.B. DS26LS31 mit 20 mA pro Kanal).

3. Zu lange Encoder Leitungen

Spannungsabfall aufgrund des Widerstandes der Encoder Leitungen. Der Encoder erhält eine zu kleine Versorgungsspannung. Die Encoder Signale erreichen nicht mehr die benötigten Signalpegel.

Mögliche Massnahmen:

• Widerstand des Encoderkabels verkleinern durch Wahl eines Kabels mit dickeren Litzen.
• Maximale Kabellängen berücksichtigen.

Die maximale Kabellänge eines Encoders wird neben den Leitungsinduktivität und der Leitungskapazität durch den Spannungsabfall der Encoder-Versorgungsleitung U_cable begrenzt.

Die minimale Versorgungsspannung und der Strom pro Kanal der maxon Encoder kann in den Katalogdatenblättern gefunden werden.

Betrachten wir als Beispiel einen MR-Encoder mit Line-Driver.

Bei einer Encoder-Versorgungsspannung des Reglers von 5V darf somit der U_cable 0.25V nicht überschreiten!

Der maximale Strom pro Kanal beträgt 5mA. Der maximale Speisestrom ist 30mA (Kanal A, B, I und invertierte Kanäle)

Das AWG28 Kabel hat einen Widerstand R_AWG28 = 195 Ohm pro 1000m

Der maximal zulässige Kabelwiderstand ist: R_{max, cable} = U_cable / I = 0.25V / 30mA = 8.3 Ohm.

Und somit ist die maximale Kabellänge: L_max = 1000m * (R_{max, cable}/R_AWG28) = 1000m * (8.3/ 195) = 42m.

Da der Strom Hin- und Rückweg zurücklegt, ergibt sich in diesem Beispiel eine max. Kabellänge von etwa 20m.

Zu beachten:

Die Encodersignale verschlechtern sich wahrscheinlich schon bei Kabeln, die kürzer sind als hier berechnet. Dies aufgrund der kleinen Treiberströme des MR-Encoders.

Weiterführende Informationen:

Bitte beachten Sie auch die zusätzlichen allgemeinen Hinweise in der Information
"Massnahmen beim Einsatz langer Kabel".