Подробное Описание
Экранированный против неэкранированного манипуляторного кабеля — когда экран необходим
Неэкранированный манипуляторный робототехнический кабель (цифровой I/O 24 В DC для соленоидов захвата, датчиков наличия детали, управления клапанами) работает на уровнях сигнала, допускающих умеренный электрический шум. Цифровой вход 24 В DC имеет типовой порог 15 В для «высокого» и 5 В для «низкого» уровня — гистерезисная полоса 10 В обеспечивает собственную помехоустойчивость приблизительно 5–10 В.
Экранированный манипуляторный кабель необходим, когда сигналы рабочего органа работают на уровнях, где запас по шуму значительно меньше:
| Тип сигнала | Уровень напряжения | Запас по шуму | Требуется экран? |
|---|---|---|---|
| Цифровой I/O 24 В DC (соленоид, датчик) | 24 В | ~10 В | Нет |
| Аналоговый 0–10 В (датчик смещения) | 0–10 В | ~0,1 В (для точности 1%) | Да |
| Аналоговый 4–20 мА (давление, сила) | контур 7–30 В DC | ~0,05 мА (для точности 0,5%) | Да (для длинных линий) |
| Инкрементальный энкодер (RS-422, 5 В) | ±2 В дифференциальный | ~0,2 В | Да |
| Тензорезисторный датчик (уровень мВ) | 0–20 мВ полная шкала | ~0,02 мВ | Да |
| GigE Vision (Ethernet, ±1 В) | ±1 В дифференциальный | ~0,1 В | Да (внутренний экран CAT6a) |
| USB 3.0 (5 Гбит/с) | ±0,2 В дифференциальный | ~0,02 В | Да (внутренний + общий) |
| CAN bus | ±1,5 В дифференциальный | ~0,5 В | Рекомендуется |
| IO-Link | 24 В, 200 мА | Умеренный | Не требуется, но рекомендуется |
В среде запястья робота — рядом с силовыми кабелями серводвигателя, несущими 10–40 А при частоте переключения ШИМ 4–16 кГц — неэкранированный аналоговый сигнальный проводник может испытывать наведённый шум 0,5–2 В. Для аналогового сигнала 0–10 В с требуемой точностью 1% наведённый шум 0,5 В — это ошибка 5% — недопустимо. Для сигнала тензорезисторного датчика с полной шкалой 0–20 мВ наведённый шум 0,5 В — это в 2500 раз больше сигнала полной шкалы — сигнал полностью погребён в шуме.
Эффективность экрана в среде запястья робота
Эффективность оплёточного экрана зависит от правильного оконцевания:
- Экран должен быть заземлён ТОЛЬКО с ОДНОГО конца для аналоговых сигналов — заземление с обоих концов создаёт контур заземления (ток, протекающий через экран из-за разности потенциалов между заземлениями запястья и контроллера). Этот ток контура заземления наводит собственный шум в сигнальных проводниках. Контроллер робота — стандартное место одноточечного заземления
- Экран должен быть заземлён с ОБОИХ концов для высокочастотных цифровых сигналов (Ethernet, USB) — короткая длина кабеля (<2 м) означает малую величину напряжения контура заземления, а заземление обоих концов обеспечивает лучшие высокочастотные характеристики экрана
- Дренажный провод должен иметь низкоимпедансное заземление — дренажный провод, оконцованный через длинный хвостовик к удалённой точке заземления, имеет высокую индуктивность и обеспечивает плохое высокочастотное экранирование. Дренажный провод должен соединяться с корпусом разъёма или выделенным клеммником экрана в пределах 20 мм от точки выхода кабеля
Качество экранированных манипуляторных кабелей Yichi
- Проверенное покрытие оплётки: оптическое измерение на производственных образцах — приёмочное покрытие ≥85%. Угол оплётки (30–45° от оси кабеля) проверяется — слишком малый угол (почти параллельный оси) обеспечивает хорошее покрытие, но плохую гибкость; слишком крутой угол обеспечивает хорошую гибкость, но сниженное покрытие
- Испытание непрерывности экрана: сопротивление экрана постоянному току (дренажный провод к дренажному проводу, конец к концу) измеряется на каждой производственной длине. Обрыв цепи указывает на разрыв экрана — кабель не обеспечивает защиту от ЭМП
- Сопротивление изоляции жила-экран: 500 В DC между каждой жилой и экраном — минимум ≥5 ГОм·км. Низкое сопротивление изоляции указывает на прокол в изоляции жилы в месте её контакта с экраном
- Радиус изгиба с экраном: минимальный радиус изгиба при движении увеличен с 7,5× наружного диаметра (неэкранированный) до 10× (экранированный), поскольку слой оплётки добавляет жёсткость при изгибе. Заказчикам, указывающим экранированный кабель, необходимо учитывать этот немного больший радиус изгиба при прокладке кабеля от запястья к инструменту