SZKOŁA ENKODERÓW

Listwy zaciskowe dla impulsatorów przyrostowych

Aby sygnał z enkodera był poprzez kabel prawidłowo przekazywany do odbiornika, impedancja wyjściowa enkodera i impedancja wejściowa odbiornika muszą odpowiadać impedancji kabla. Wtedy kabel działa jako obciążenie czynne, a w kablu nie występują odbicia i przeskoki impulsu. W systemie 24V nie można w większości przypadków osiągnąć w odbiorniku takiego niskiego oporu, ponieważ wtedy prąd otrzymany na wyjściu byłby zbyt duży. Natomiast w systemie 5V jest to łatwe do przeprowadzenia, (ponieważ napięcie zasilania jest niskie). Nie opisujemy tutaj punktu wyjściowego impulsatora 5V, ponieważ dopasowanie kabla nie stanowi tutaj problemu, a poza tym używa się standardowych sygnałów wg RS-422. Jeżeli impedancja wejścia odbiornika jest wyższa niż impedancja kabla, to kabel stanowi obciążenie pojemnościowe. W przypadku tutaj omawianym, impedancja wejściowa odbiornika w systemie 24V jest prawie zawsze wyższa niż impedancja kabla, a więc kabel stanowi obciążenie pojemnościowe. Prąd narastania i prąd opadania są w przeważającej mierze zależne od tego, jak dobry jest kabel, tj. jak szybko może się wytworzyć lub zredukować pojemność kabla. Ta pojemność zależy od typu i długości kabla, typowymi wartościami są np. 100pF/m. Prąd, który musi być dostarczony przez stopień wyjściowy, zależy od następujących czynników: częstotliwości sygnału, pojemności kabla, napięcia zasilającego, oporności stopnia wyjściowego i oporu odbiornika. Tak więc nie tylko napięcie zasilania, opór stopnia wyjściowego i opór odbiornika wpływają na prąd, który należy dostarczyć ze stopnia wyjściowego. Ponieważ kabel staje się obciążeniem pojemnościowym, dlatego otrzymujemy prąd, który jest zależny również od częstotliwości sygnału, długości kabla i napięcia zasilającego.

Łączny prąd dostarczony ze stopnia wyjściowego może w określonych warunkach roboczych być nawet dwa razy większy od prądu, który przewidziano jako zwykły w trybie pracy odbiornika. Prowadzi to oczywiście do większych strat na stopniu wyjściowym impulsatora. Należy też wziąć pod uwagę fakt, że w kablu wielożyłowym, w którym prowadzenie sygnału odbywa się w przewodnikach leżących blisko siebie i równoległych, występują silne zakłócenia indukcyjne pomiędzy przewodami. W celu zmniejszenia zakłóceń indukcyjnych zaleca się stosowanie skręconych par przewodów.

Są dwa typy przenoszenia sygnału – przenoszenie symetryczne i niesymetryczne. Przy przenoszeniu symetrycznym (różnicowym) używa się sygnału i odwrócenia sygnału w odbiorniku, który wychwytuje różnicę między sygnałami. Przez to otrzymuje się dobre wygaszanie zakłóceń (patrz ryc.1). Przy przenoszeniu niesymetrycznym (single ended) jest mniej wejść dla odbiornika, ale gorsze wygaszanie zakłóceń (patrz ryc.2). Enkodery 24V produkcji Leine Linde posiadają 3 różne stopnie wyjściowe – wyjście o ograniczonym prądzie, wyjście PTC i wyjście LineDriver.

Wszystkie stopnie wyjścia są wyjściami przeciwsobnymi, tzn. stopień wyjściowy działa zarówno wzmacniająco jak i osłabiająco na prąd.

Źródło o ograniczonym prądzie

Model 521
Prąd wyjścia enkodera jest ograniczony do max. 19mA, nie ma jednak ograniczenia prądu, gdy wyjście obniża wartość prądu. Zaletą tego stopnia wyjściowego jest to, że w odbiorniku są możliwe niskie impedancje, a przez to otrzymuje się w końcówce odbiornika dopasowanie do impedancji kabla. Jeżeli natomiast używa się tego stopnia wyjściowego bez dopasowania odbiornika do impedancji kabla, to otrzymuje się bardzo długi czas narastania, ponieważ prąd ładowania jest ograniczony do max 19mA.

Przekazywanie symetryczne jest wymagane, gdy następuje dopasowanie, ponieważ ograniczenie prądu istnieje tylko w jednym kierunku prądu, (patrz ryc.3).

Stopień wyjściowy PTC

Model 800
Ten stopień wyjściowy najbardziej nadaje się do długich kabli o dużej pojemności. Wyjście jest przy pomocy oporu PTC chronione przed krótkim zwarciem. Podczas krótkiego zwarcia silny prąd płynie m.in. przez opór PTC, co prowadzi do podwyższenia temperatury w oporniku. Jeżeli temperatura w oporniku wzrośnie do 120°C, to wartość oporu w oporniku PTC wzrasta, w wyniku czego maleje prąd zwarcia. Prąd nie spada do zera, lecz może w dalszym ciągu wynosić do 100mA, w zależności od tego, jak wysokie jest napięcie zasilające i czy wyjście ma wzmacniać, czy osłabiać prąd.

Nie tylko krótkie zwarcie, lecz również duży prąd obciążenia może wywoływać reakcję ochronną oporu PTC. Dla wywołania reakcji PTC istotne znaczenia mają następujące czynniki: napięcie zasilające, długość kabla, częstotliwość, opór odbiornika i temperatura otoczenia.

W naszym katalogu zawierającym dane robocze napisaliśmy, że przy częstotliwości sygnału 100 kHz, temperaturze otoczenia 25°C, napięciu zasilającym 30V i prądzie obciążenia odbiornika 20mA, długość kabla na wyjściu może wynosić 350m. Jeżeli zmniejszy się np. częstotliwość sygnału, to zwiększa się maksymalna dopuszczalna długość kabla.

Dostępne jest zarówno wyjście symetryczne, jak i niesymetryczne, patrz ryc.4.

LineDriver

Model 500/600
Również tutaj jest ochrona przed zwarciem w formie wbudowanej ochrony termicznej.
Gdy temperatura w obwodzie wzrasta do 150°C, to wyjścia stają się wysokooporowe. Gdy temperatury w obwodzie ponownie trochę spadną, to wyjścia ponownie stają się aktywne. Ochrona działa podobnie jak w wyjściu PTC. LineDriver jest jednak szybszy niż obydwa pozostałe wyjścia i nadaje się dla wyższych częstotliwości sygnału. Wyjście LineDriver nie może być jednak używane przy tak silnym prądzie jak wyjście PTC, zanim zadziała ochrona termiczna i dlatego ma mniejszy napęd kabla. W specyfikacji katalogowej napisaliśmy, że przy częstotliwości sygnału 50kHz, temperaturze otoczenia 25°C, napięciu zasilającym 30V i prądzie obciążenia odbiornika 20mA, długość kabla na wyjściu może wynosić 200m. Tutaj również obowiązuje zasada, że przy mniejszym prądzie obciążenia wzrasta maksymalna dopuszczalna długość kabla. Dostępne jest zarówno wyjście symetryczne, jak i niesymetryczne.