Là bộ phận cốt lõi của một số thiết bị tự động hóa, độ tin cậy và ổn định của hệ thống điều khiển chuyển động ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của thiết bị, và một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến độ tin cậy và ổn định của nó là vấn đề chống nhiễu. Do đó, làm thế nào để giải quyết hiệu quả vấn đề nhiễu là một vấn đề không thể bỏ qua trong thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động.
1. Hiện tượng giao thoa
Trong ứng dụng, các hiện tượng nhiễu chính sau đây thường gặp phải:
1. Khi hệ thống điều khiển không phát ra lệnh, động cơ sẽ quay không đều.
2. Khi động cơ servo dừng chuyển động và bộ điều khiển chuyển động đọc vị trí của động cơ, giá trị được phản hồi bởi bộ mã hóa quang điện ở đầu động cơ sẽ nhảy ngẫu nhiên.
3. Khi động cơ servo hoạt động, giá trị đọc được từ bộ mã hóa không khớp với giá trị lệnh được đưa ra, và giá trị sai số là ngẫu nhiên và không đều.
4. Khi động cơ servo hoạt động, sự khác biệt giữa giá trị bộ mã hóa đọc được và giá trị lệnh phát ra là một giá trị ổn định hoặc thay đổi theo chu kỳ.
5. Thiết bị dùng chung nguồn điện với hệ thống servo AC (như màn hình, v.v.) không hoạt động bình thường.
2. Phân tích nguồn gây nhiễu
Có hai loại kênh chính gây nhiễu khi truy cập vào hệ thống điều khiển chuyển động:
1. Nhiễu kênh truyền tín hiệu: Nhiễu xâm nhập vào hệ thống thông qua kênh đầu vào và kênh đầu ra tín hiệu;
2. Sự nhiễu loạn hệ thống nguồn điện.
Kênh truyền tín hiệu là cách để hệ thống điều khiển hoặc người lái nhận tín hiệu phản hồi và gửi tín hiệu điều khiển. Trong quá trình truyền dẫn, sóng xung sẽ bị trễ và biến dạng, suy hao và nhiễu kênh, trong đó nhiễu dài hạn là yếu tố chính.
Trong mọi nguồn điện và đường dây truyền tải đều có điện trở nội. Chính những điện trở nội này gây ra nhiễu tín hiệu trong nguồn điện. Nếu không có điện trở nội, bất kể loại nhiễu nào cũng sẽ được hấp thụ bởi mạch ngắn trong nguồn điện, do đó sẽ không có điện áp nhiễu nào được tạo ra trên đường dây. Bản thân bộ điều khiển hệ thống servo AC cũng là một nguồn gây nhiễu mạnh, nó có thể gây nhiễu cho các thiết bị khác thông qua nguồn điện.
Hệ thống điều khiển chuyển động
Thứ ba, các biện pháp chống nhiễu
1. Thiết kế chống nhiễu của hệ thống nguồn điện
(1) Thực hiện cấp nguồn theo nhóm, ví dụ, tách nguồn điện dẫn động của động cơ khỏi nguồn điện điều khiển để ngăn ngừa nhiễu giữa các thiết bị.
(2) Việc sử dụng bộ lọc nhiễu cũng có thể ngăn chặn hiệu quả sự nhiễu của bộ truyền động servo AC đối với các thiết bị khác. Biện pháp này có thể ngăn chặn hiệu quả các hiện tượng nhiễu đã đề cập ở trên.
(3) Biến áp cách ly được sử dụng. Xét thấy tiếng ồn tần số cao truyền qua biến áp chủ yếu không phải do ghép nối cảm ứng tương hỗ của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, mà do ghép nối điện dung ký sinh của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, nên phía sơ cấp và thứ cấp của biến áp cách ly được cách ly bằng các lớp chắn để giảm điện dung phân bố của chúng nhằm cải thiện khả năng chống nhiễu chế độ chung.
2. Thiết kế chống nhiễu cho kênh truyền tín hiệu
(1) Các biện pháp cách ly ghép nối quang điện
Trong quá trình truyền dẫn đường dài, việc sử dụng bộ ghép quang có thể ngắt kết nối giữa hệ thống điều khiển và kênh đầu vào, kênh đầu ra, cũng như giữa các kênh đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển servo. Nếu không sử dụng cách ly quang điện trong mạch, tín hiệu nhiễu xung từ bên ngoài sẽ xâm nhập vào hệ thống hoặc trực tiếp vào thiết bị điều khiển servo, gây ra hiện tượng nhiễu đầu tiên.
Ưu điểm chính của ghép nối quang điện là nó có thể triệt tiêu hiệu quả các xung nhiễu và nhiều loại nhiễu khác nhau.
Do đó, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trong quá trình truyền tín hiệu được cải thiện đáng kể. Lý do chính là: Mặc dù nhiễu có biên độ điện áp lớn, nhưng năng lượng của nó nhỏ và chỉ có thể tạo ra dòng điện yếu. Điốt phát quang ở phần đầu vào của bộ ghép quang hoạt động trong trạng thái có dòng điện, và dòng điện dẫn thông thường là 10-15mA, vì vậy ngay cả khi có nhiễu biên độ cao, nó cũng bị triệt tiêu vì không thể cung cấp đủ dòng điện.
(2) Dây dẫn bọc đôi xoắn và truyền tải dây dài
Trong quá trình truyền tín hiệu, tín hiệu sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố gây nhiễu như điện trường, từ trường và trở kháng đất. Việc sử dụng dây dẫn chắn nối đất có thể giảm thiểu sự nhiễu loạn của điện trường.
So với cáp đồng trục, cáp xoắn đôi có dải tần thấp hơn, nhưng có trở kháng sóng cao và khả năng chống nhiễu chế độ chung mạnh, có thể triệt tiêu nhiễu cảm ứng điện từ lẫn nhau.
Ngoài ra, trong quá trình truyền dẫn đường dài, việc truyền tín hiệu vi sai thường được sử dụng để cải thiện khả năng chống nhiễu. Việc sử dụng dây dẫn xoắn đôi có vỏ bọc cho truyền dẫn đường dài có thể triệt tiêu hiệu quả các hiện tượng nhiễu bậc hai, bậc ba và bậc bốn.
(3) Mặt đất
Nối đất có thể loại bỏ điện áp nhiễu sinh ra khi dòng điện chạy qua dây nối đất. Ngoài việc nối hệ thống servo với đất, dây chắn tín hiệu cũng cần được nối đất để ngăn ngừa hiện tượng cảm ứng tĩnh điện và nhiễu điện từ. Nếu không được nối đất đúng cách, hiện tượng nhiễu thứ hai có thể xảy ra.
Thời gian đăng bài: 06/03/2021