⾃动化控制应⽤中，⼲扰这个问题经常会被⼈谈起，关于排除⼲扰的故事也是各式各样的都有，有说⽤双绞屏蔽电缆的，有说如何做好接地的，我听过最夸张的故事是在接地的地上撒把盐的，甚⾄再撒泡尿的...... 我因为经常在⽹上宣传绝对值编码器，有⽹友碰到增量编码器信号的⼲扰问题也会到我，好⽐说有⼀次⼀位远在北京的⽹友，号称⽤了某“知名⽇系进⼝品牌”编码器和“知名进⼝品牌”接收卡，但同样也要因为这个编码器⼲扰的问题⽽折腾，前后烦恼了⼗⼏天还没有解决掉，到我讲了很多他做过的抗⼲扰措施，到最后我只是问他 “⽤的是什么编码器（型号与信号）”，然后给了他⼀个建议：
“扔了吧！然后重新选型。”
笔式数字万用表编码器的⼲扰问题，⾸先是选型问题，别只迷信是不是进⼝品牌的，编码器的选型正确才是第⼀步的，打铁还要⾃⾝硬啊。
屏蔽技术
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静电屏蔽
静电屏蔽就是⽤铜或铝等导电性能良好的⾦属为材料制作成封闭的⾦属外壳，并与地线连接，把需要屏蔽的编码器电路置于其中，使外部⼲扰电场的电⼒场不影响其内部的电路。反过来，编码器内部电路产⽣的电信号也⽆法外逸去影响外部电路。联合签名入口
静电屏蔽不但能够防⽌静电⼲扰，也⼀样能防⽌交变电场的⼲扰，所以许多仪器的外壳⽤导电材料制作并且接地。
作为⾦属屏蔽层的外壳，应全包裹屏蔽，并尽量没有带有尖⾓的部分和不同⾦属材质的螺丝。⾦属导体尖⾓因“尖端效应”⽽成为⼀个电场畸变的⼲扰吸收天线；同样，不同材质的螺丝因为⾦属特性的不同，⼀样会有边界的尖端效应⽽引⼊⼲扰。编码器外壳边⾓圆滑并应⽤⽆螺丝的封装技术，可保证⾦属屏蔽层的最佳效果。
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低频磁屏蔽
低频磁屏蔽是⽤来隔离低频磁场和固定磁场耦合⼲扰的有效技术措施。
任何通过电流的导线或线圈周围都存在磁场，⽽客观存在的磁场，就可能对检测仪器的信号线或者仪器造成磁场耦合⼲扰。为了防⽌磁场耦合⼲扰，必须采⽤⾼导磁材料作屏蔽层，以便让低频⼲扰磁⼒线从磁阻很⼩的磁屏蔽层上通过，使低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合⼲扰的影响。例如，仪器的铁⽪外壳就起到低频磁屏蔽的作⽤。若进⼀步将外壳接地，可以同时起到静电屏蔽的作⽤。
⾦属铁制的外壳，或者较⼤的编码器⾦属铝制外壳，可使得外部磁⼲扰源远离内部电源、传感器及内部 MCU，吸收外部磁场的变化能量；全⾦属屏蔽层可吸收低频磁振荡产⽣的能量，减弱磁源磁场的⼲扰。
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电磁屏蔽
电磁屏蔽也是采⽤导电良好的⾦属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形，将被保护的电路包围在其中。它屏蔽的⼲扰对象不是电场，⽽是⾼频（ 40KHz 以上）磁场。⼲扰源产⽣的⾼频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时，就在其外表⾯感应出同频率的电涡流，从⽽消耗了⾼频⼲扰的能量，使电磁屏蔽层内部的电路免受⾼频⼲扰磁场的影响。
感应出同频率的电涡流，从⽽消耗了⾼频⼲扰的能量，使电磁屏蔽层内部的电路免受⾼频⼲扰磁场的影响。
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尖端效应
减少信号传输的接线端⼦尖⾓线头，尽量使⽤⼀根电缆线直接连接到接收端。信号传输中间的接收端⼦是⼀个暴露的⼲扰吸收“天线”单元，尤其是线头和⾦属尖⾓，好像是伸出去的天线，所以连接线缆时应尽量没有暴露外翘的线头，做圆滑性处理，在信号传输中应尽⼒避免线头与尖⾓。
校正死亡率增量编码器的信号选择
应选择具有反相通道的输出信号（HTL-G6)
应选择带 A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 的 6 通道信号输出类型的增量编码器，其中包括推挽式含反相信号 6 通道的 HTL-G6（A/A-,B/B-,Z/Z-)。
⼀⽅⾯，具备 9～30V 的宽电源与极性、短路保护功能的编码器不易损坏；另⼀⽅⾯由于⼲扰源对于编码器正反相的信号的⼲扰作⽤相当，⼲扰在编码器接收设备中可抵消，此类增量编码器信号传递可达到⽆⼲扰传输，传递也更远（专⽤电缆可达到 200⽶，依据电缆、现场情况与信号频率），此类信号以欧系变频器接⼝为主（例如ABB、西门⼦变频器），在冶⾦、港⼝机械中应⾸先考虑使⽤。
⚠ 反向通道：
反向通道是为了提⾼信号的传输距离，额外地输出 A、B 和 Z 通道的反相信号。这种传送标准特性符合 RS422 接⼝，并且推挽式输出也可以⾃选反相输出。
这种传送的特点是：如果⼀个⼲扰脉冲过来，它将在电缆上引起感应，如果电缆芯为双绞线，脉冲⼲扰将被差分电压去掉。原理如上图。
建议不要⽤ NPN 型输出的编码器，除⾮你不怕事事、或者是个抗⼲扰的⾼⼿。理由我已经在另⼀篇关于 NPN 与PNP 的⽂章⾥讲过了。
光盘封套信号电缆选择
选择专业的编码器专⽤双绞屏蔽电缆
板胡制作
不仅仅是编码器内部电路的保护，编码器⾃带的⽤于输出信号的信号传输电缆，以及外接的加长信号电缆，都应选⽤编码器信号专⽤的双绞屏蔽电缆，并且电缆需要有超细的⾼密度⾼导通性的⾦属细线编织成的屏蔽保护层，可以吸收外部辐射的⾼频电磁场变化，从⽽起到屏蔽保护的作⽤。
举例来说，⽆线电⼴播的本质是电磁波，所以电磁屏蔽也能吸收掉它们的能量，这就是为什么我们在汽车（钢板车⾝，但并未接地）⾥收不到电台，⽽必须将收⾳机的天线拉出车外的原因。
若将电磁屏蔽层接地，它可同时兼有静电屏蔽作⽤，对电磁波的屏蔽效果也会更好。通常作为传输线使⽤的铜质⽹状屏蔽电缆接地时就能同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽的作⽤。
电缆屏蔽层的接地，通常是在信号接收端的单端接地。
注意，双绞屏蔽电缆的“双绞”的作⽤，是作为信号配对使⽤的，对于集电极开路的 NPN 和 PNP 信号没有双绞配对的效
注意，双绞屏蔽电缆的“双绞”的作⽤，是作为信号配对使⽤的，对于集电极开路的 NPN 和 PNP 信号没有双绞配对的效果。对于 A+ 与 A- 要双绞配对，B+ 与 B- 双绞配对，Z+ 与 Z- 双绞配对。即使在接收端如果只接 A+、B+, 双绞线⼀样要将配对信号传输到接收端，⽽不可将所接信号绝缘悬空。
编码器电源
选择具有宽⼯作电源与信号短路保护的编码器
很多的编码器⼲扰来⾃于其供电电源的波动，和电源 0V 基准的破坏。要避免此类⼲扰情况的出现，现场的编码器应由特定的⼯作电源独⽴供电，并且在输出功率选择上需做到⾜够⼤（编码器标⽰功耗的2倍以上）；同时，选择的编码器应具有宽⼯作电压，例如 9～30Vdc 甚⾄ 5～30Vdc 的⼯作电压，这表明编码器内部电路对⼯作电源的设计，已经考虑了输⼊电源的降压稳压滤波，有较好的电源抗波
动性⼲扰的性能；另外，在选择编码器时，需考虑信号对电源的短路保护（信号线对电源的正负极短接不会“烧”坏编码器），就是说编码器设计中已经对信号的 0V 基准波动有了过滤或截断设计。
以上是讲增量编码器⾃⾝和信号电缆的选型。回到本⽂开头的故事，其实从⼀开始的编码器选型就已经错了，那是⼀个不具备抗⼲扰设计的 NPN 型编码器，尽管其号称是某⽇系“知名进⼝品牌” 。
接地技术
接地是保证⼈⾝和设备安全、抗⼲扰的⼀种⽅法。合理地选择接地⽅式是抑制电容性耦合、电感性耦合及电阻耦合、减⼩或削弱⼲扰的重要措施。
编码器信号传输⾄接收设备，在实际的⼯业现场，由于两者相距离较远，信号传输线也较长，所以测量的数据会发⽣跳动、造成误差变⼤。解决此类问题必须遵循接收端⼀点接地原则。现场的接地等电位是在静态的条件下的电阻等电位，在交流的环境下对于脉冲式信号，较长的距离很难保证动态的等电位。
之所以要⼀点接地，是因为在电路中如果采⽤多点接地的话，由于各接地点瞬间电位的不同，就可能形成电路的⼲扰信号，因此在电路中应尽可能的做到在接收端⼀点接地，如果不能实现⼀点接地，则应尽量将接地线加宽，以使各接地点的电位相近，以免形成信号⼲扰源。
我们对接地的检查，都是基于静态电阻测量的等电位，但是在有电机、变频器等交流动态设备环境下，已经不仅仅是静态的电阻，⽽是包含了电磁场动态的电容电感变化，在短时间内很有可能就不再是等电位的了。所以接地也要考虑有电容匹配的接地。或者增加接地⾯积增加电容滤波性。
题外话：接地撒把盐、撒泡尿有⽤吗？也许有⽤。⼤地就是⼀个很⼤的电容，那种临时性的撒盐就是增加了对地接触⾯积和导通，增加了电容滤波。⽂明的做法是加⼤⼊地的⾦属板⾯积和加粗接地线。
隔离措施
隔离是破坏⼲扰途径、切断耦合通道，从⽽达到抑制⼲扰的⼀种技术措施。
编码器⼯作电源如果选择 DC/DC 隔离电源，主要使⽤在供电电源系统有很多同时在⼯作的器件，现场出现较为严重⼲扰的情况。
增量信号接收的光电耦合器隔离，应⽤于增量脉冲信号的接收单元电路中。⽬前，在⾃动检测系统中越来越多的采⽤光电耦合器来提⾼系统的抗共模⼲扰能⼒。
光电耦合器是⼀种电光电耦合器件，它的输⼊量是电流，输出量也是电流，但是输⼊、输出之间从电⽓上看却是绝缘的。保证了输⼊回路和输出回路的电⽓隔离。
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编码器安装的绝缘隔离
编码器安装的绝缘隔离
在有⼤型电机和变频器的场合下，如果碰到有⼲扰问题，那很有可能是遇见电机外壳“交流漏电”了。电动机本⾝同时也是⼀个发电机，在启动的瞬间，电机动⼒与“发电”反电动势是不平衡的，这种不平衡使电机产⽣加速运动，但这种不平衡也有可能会在电机外壳上产⽣瞬间的交流漏电，我们在检查电机外壳的接地只是静态测得的电阻量，⽆法确定在电机启动的瞬间能够有很好的交流导通接地。在这种情况下，建议编码器外壳（包括编码器的转轴）要与电机外壳绝缘隔离。
接收设备的带宽频率选择
接收设备的带宽最⾼接收频率的选择，并不是越⾼越好。较⾼的可接收频率，表明其对于信号上升下降沿响应的敏感，但同时对⼲扰窜⼊也更敏感了。应根据实际使⽤的最⾼信号频率进⾏计算，选择合适的最⾼接收频率。在某些欧系接收设备中，已可以对接收最⾼频率进⾏参数设置。
改⽤绝对值编码器宝石饰品
绝对值编码器的信号与历史⽆关，任何⼲扰过后可以重新读取信号，⽽不受前次历史事件影响（⼲扰）；另外，绝对值编码器可以使⽤软滤波技术，在有些绝对值编码器的信号形式中已经加⼊了“和校
验”、“异或校验”和 CRC 校验，例如绝对值编码器数字总线式输出模式中都已经加⼊了这类校验码，通过校验码对⽐去除传输中⼲扰引起的个别数位上的突变数据。因为绝对值编码器的每次读取数据是独⽴性的，与前次历史⽆关，因此可以将突变与历史数据对⽐，判断出不合理的数据，然后通过软滤波技术剔除。
作者：@Q
图⽂：mcrazy
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