サーボ システムのパフォーマンスの最適化: 電気ノイズを除去し、ノイズ耐性を強化するための包括的なガイド

このホワイトペーパーでは、サーボ システムの電気ノイズを軽減し、高精度アプリケーションの最適なパフォーマンスと信頼性を確保するために必要な手順とテクニックについて詳しく説明します。

ウォーレン・オサック | Servo2Go

電気ノイズ、つまり電磁干渉 (EMI) は、サーボ システムを扱うエンジニアや設計者にとって重大な懸念事項です。 EMI は、放射ノイズや伝導ノイズなど、さまざまな形で現れる可能性があり、パフォーマンスの低下、信号干渉、システム精度の低下を引き起こす可能性があります。 サーボ システムでは、ノイズにより位置や速度のフィードバックなどの重要な信号が破損し、全体の安定性や制御に影響を与える可能性があります。 この分野の専門知識を持つエンジニアとして、サーボ システムのノイズの発生源を理解し、その影響を最小限に抑えるか排除するための効果的な戦略を採用することが重要です。

このホワイトペーパーでは、サーボ システムの電気ノイズを軽減し、高精度アプリケーションの最適なパフォーマンスと信頼性を確保するために必要な手順とテクニックについて詳しく説明します。

1. 適切な接地: サーボシステムが適切に接地されていることを確認してください。 単一点接地技術を使用して接地ループを最小限に抑え、すべての接地を共通点に接続します。

ａ． 単一点接地: すべての接地を単一の共通点に接続して、接地ループと電位差を低減します。

b. スター接地: コンポーネントからの個別の接地線を中央の接地点に接続して、ノイズ レベルを下げます。

c. 接地のベスト プラクティス: 太くて低インピーダンスのワイヤを使用し、ワイヤの長さを短くして、きれいで安全な接続を維持します。

2. シールド: 電磁干渉を軽減するために、電源と信号の接続にはシールド付きケーブルを使用します。 グランド ループを避けるために、シールドは一方の端 (通常はコントローラ側) にのみ接続してください。

ａ． ケーブルのシールド タイプ: 特定の用途と干渉レベルに基づいて、フォイルや編組シールドなどの適切なシールド タイプを選択します。

b. シールドの適切な接地: シールドの一方の端 (通常はコントローラ側) を接地して、グランド ループを回避し、ノイズを最大限に低減します。

c. シールドの連続性: 最適なノイズ抑制のために、ケーブルの接合部、コネクタ、接続箱を含むケーブル長全体にわたって連続的なシールドが適用されることを保証します。

3. ケーブル配線: 電源ケーブルと信号ケーブルを分離して、クロストークを最小限に抑えます。 交差する必要がある場合は、90 度の角度で交差させてください。 ケーブルを互いに平行に配線したり、近接して配線したりしないでください。

ａ． 物理的な分離: 電源ケーブルと信号ケーブルの間の最小距離を維持し、可能な場合は別々の電線管またはケーブル トレイに配線します。

b. 直角に交差する: 電源ケーブルと信号ケーブルを交差させる必要がある場合は、ケーブル間の干渉を最小限に抑えるために 90 度の角度で交差させてください。

c. 並列配線を避ける: クロストークやノイズ結合を悪化させる可能性があるため、電源ケーブルと信号ケーブルを並列に配線したり、長距離に近接して配線したりしないでください。

4. ケーブルの選択: 電磁干渉を打ち消してノイズを大幅に低減できるツイストペアケーブルを使用してください。

ａ． ツイスト効果: ツイスト ペア ケーブルは、外部干渉に対する各導体の露出を均等にすることでノイズを低減し、差動信号が結合されるときにノイズを打ち消します。

b. 適切なケーブル タイプを選択する: アプリケーションの干渉に対する感受性と必要なノイズ耐性レベルに基づいて、シールド付きツイスト ペア (STP) やシールドなしツイスト ペア (UTP) などのケーブル タイプを選択します。

c. インピーダンスの一致: 信号の反射を最小限に抑え、信号の完全性を維持するために、ケーブルのインピーダンスが接続されたデバイスのインピーダンスと一致していることを確認します。

5. ノイズ フィルタリング: フェライト ビーズやチョークなどのノイズ フィルタリング技術を採用し、電源および信号ラインの高周波ノイズを抑制します。

ａ． フェライトビーズ：フェライトビーズをケーブルに取り付けて、高周波ノイズを吸収して熱に変換し、EMIを効果的に低減します。