Design de aquisição de dados do codificador da interface endat

I. Visão geral

O codificador absoluto usa binário natural, binário cíclico (código cinza) ou código PRC para converter fotoeletricamente o retículo físico na roda de código, converte o ângulo de rotação do eixo de conexão em uma sequência de pulso elétrico correspondente e o produz como uma quantidade digital. Tem as vantagens de tamanho pequeno, alta precisão, interface digital e posicionamento absoluto. É amplamente utilizado em radar, plataformas giratórias, robôs, máquinas-ferramentas CNC e sistemas servo de alta precisão e muitos outros campos. A saída de dados do codificador absoluto é baseada na saída serial síncrona. A interface Endat é uma interface serial síncrona digital e duplex, projetada para codificadores Heidenhain. Não apenas pode transmitir valores de posição para codificadores incrementais e absolutos, mas também pode transferir ou atualizar as informações armazenadas no codificador ou salvar novas informações. Como o método de transmissão serial é usado, apenas quatro linhas de sinal são necessárias. Sob a excitação do relógio do dispositivo eletrônico subsequente, as informações de dados são transmitidas de maneira síncrona. O tipo de dados (valor da posição, parâmetro, informações de diagnóstico etc.) é determinado pela escolha do comando de modo enviado pelo dispositivo eletrônico subsequente ao codificador.

Introdução à interface de duas endat

Características da interface endat

Alto desempenho e baixo custo: a interface universal é adequada para todos os codificadores incrementais e absolutos, consumo de energia mais econômico, tamanho pequeno e conexão compacta, configuração rápida do sistema, o ponto zero pode ser flutuado de acordo com o valor de deslocamento.

Melhor qualidade do sinal: a otimização especial dentro do codificador melhora a precisão do sistema e fornece melhor precisão de contorno para o sistema CNC.

Melhor praticidade: configuração automática do sistema; Os sinais digitais melhoram a confiabilidade do sistema; O monitoramento e as informações de diagnóstico são propícios à segurança do sistema; A verificação do código de redundância é propícia à transmissão de sinal confiável.

Melhore a segurança do sistema: duas informações independentes de informações e informações de erro, bits de verificação de dados e respostas.

Adequado para o desenvolvimento avançado de tecnologia: (alta resolução, ciclo de controle curto, relógio de 16m mais rápido, conceito de design de segurança) adequado para a tecnologia de acionamento direto.

Figura 1 Endat Interface Encoder Data Aquisition Schematic

2. Endat2.2 Melhoria do desempenho do codificador

Valores da posição de transmissão e informações adicionais podem ser transmitidas simultaneamente: o tipo de informação adicional pode ser selecionada armazenando o código de seleção de endereço.

A área de armazenamento de dados do codificador inclui parâmetros do fabricante do codificador, parâmetros do fabricante de OEM, parâmetros operacionais e status de operação para facilitar a configuração do sistema.

O Endat2.2 do codificador implementa a transmissão todos os digitais. O processamento de sinal incremental é concluído dentro do codificador (subdivisão embutida de 14 bits), o que melhora a qualidade e a confiabilidade da transmissão de sinal e permite uma maior resolução.

Monitoramento e funções de diagnóstico, as condições de alarme incluem: falha da fonte de luz, amplitude insuficiente do sinal, cálculo de posição incorreto, tensão operacional muito baixa ou alta, consumo de corrente muito alto, etc.; fornecendo um sinal de aviso quando alguns valores extremos do codificador são abordados ou excedidos.

Uma faixa de tensão mais ampla (3,6 ~ 14V) e taxa de transmissão (16m).

3. Timing e armazenamento de dados OEM

Um pacote de dados é transmitido durante cada quadro de transmissão de dados síncronos. O ciclo de transmissão começa a partir da primeira borda caindo do relógio e o valor medido é armazenado e o valor da posição é calculado. Após dois pulsos de relógio (2T), o dispositivo eletrônico subsequente envia o comando de modo "Valor da posição de transmissão do codificador" (com ou sem informações adicionais).

Depois de calcular o valor absoluto da posição (TCAL --- ver Fig. 2), o codificador começa a transferir dados do bit inicial para os eletrônicos subsequentes. Os bits de erro subsequente F1 e F2 (que existem apenas no comando endat2.2) são para todas as funções de monitoramento e sinais de grupo de serviços de monitoramento de falhas, sua geração é independente um do outro e é usado para indicar falha do codificador que pode resultar em incorreto Informações de localização. A causa exata da falha é armazenada na área de memória "operacional" e pode ser consultada pelos dispositivos eletrônicos subsequentes.

A partir do bit mais baixo, o valor da posição absoluto é transmitido e o comprimento dos dados é determinado pelo tipo de codificador usado. O número de pulsos de relógio necessário para transmitir o valor da posição é armazenado nos parâmetros do fabricante do codificador. A transmissão dos dados do valor da posição termina com um código de verificação de redundância cíclica.

Fig. 2 Transmissão de valor de posição sem informações adicionais

Se o valor da posição tiver informações adicionais, imediatamente após o valor da posição ser informações adicionais 1 e 2, elas também terminam com um CRC. O conteúdo das informações adicionais é determinado pelo endereço selecionado da área de memória e depois transmitido no período de amostragem subsequente. Essas informações são transmitidas durante as transmissões subsequentes até que uma nova área de memória seja selecionada. No final da palavra dos dados, o sinal do relógio deve ser definido. Após 10US a 30US ou 1,25US a 3,75US (TM de recuperação programável ENDAT2.2), a linha de dados remonta e, em seguida, a nova transferência de dados pode começar com o novo sinal do relógio.

Figura 3 Transmissão de localização com informações de anexo

Ao mesmo tempo, o codificador fornece diferentes áreas de memória para os parâmetros, que podem ser lidos por dispositivos eletrônicos subsequentes. Essas áreas podem ser escritas pelo fabricante do codificador, pelo fabricante OEM ou até pelo usuário final. Algumas áreas específicas podem ser escritas protegidas. Diferentes séries de codificadores suportam diferentes áreas de armazenamento OEM e diferentes faixas de endereço. Portanto, cada codificador deve ler as informações de alocação da área de memória OEM. Por esse motivo, os circuitos eletrônicos subsequentes devem ser programados com base em endereços relativos e não podem usar endereços absolutos.

Design de circuito de dispositivo eletrônico de acompanhamento de três Endat

O usuário pode projetar o circuito de interface para coletar e processar os dados de acordo com o protocolo da interface Endat e as características elétricas do circuito. Ao mesmo tempo, Heidenhain também fornece um chip de processamento de dados específico para o usuário escolher. Se o usuário projetar o circuito sozinho, as características elétricas da interface endat devem ser seguidas e o protocolo da interface Endat precisará ser dominado para garantir que os requisitos de tempo e o formato do quadro de dados do protocolo sejam seguidos estritamente. Se o chip de processamento de dados fornecido pelo Heidenhain for usado, o design poderá ser simplificado. O usuário precisa apenas configurar o registro do FPGA e enviar a instrução de acordo com o formato de instrução aceitável pelo chip, para que os dados desejados possam ser obtidos.

Seguindo os elementos do transceptor padrão RS-485 (sinal diferencial), os dados (valores de posição e parâmetros) podem ser transmitidos versus-direcionalmente entre o codificador e os dispositivos eletrônicos subsequentes sob a excitação de um relógio síncrono emitido por um dispositivo eletrônico subsequente.

Quatro macros de software FPGA+

O parceiro de Hezehan, Mazet, fornece macros de software Endat para a série Virtex e Spartan da Xilinx e a série ACEX e Cyclone da Altera. De acordo com os requisitos do cliente, o Mazet também pode fornecer núcleos suaves personalizados. O núcleo suave implementa todas as funções da interface Endat. O usuário pode executar a transmissão de dados de 8 ou 16 bits com o microcontrolador através da linha de endereço de 6 bits e da linha de dados de 16 bits. A seguir, é apresentado o diagrama do módulo e o design do circuito do FPGA.

Figura 4 Diagrama do módulo FPGA

Figura 5 Diagrama do módulo de conexão de circuito subsequente e subsequente

Cinco conclusões

A interface ENDAT de Heidenhain tem sido amplamente utilizada em muitos setores e agora foi atualizada para um novo nível. A frequência do relógio da interface Bidirecional Endat 2.2 agora foi aumentada para 16 MHz para atender à unidade direta dessas aplicações de alto desempenho dinâmico, especialmente na indústria de eletrônicos. Aumentar a frequência do relógio de 8 MHz para 16 MHz não apenas reduzirá bastante a posição de leitura. O tempo necessário para as informações também pode reduzir significativamente o ciclo do loop de controle. Ao mesmo tempo, o design simples e econômico do sistema fornece aos clientes conveniência, funções poderosas e versatilidade e conceitos de design de segurança prospectivos para orientar o desenvolvimento contínuo da tecnologia de controle de codificação.

referências

[1] Interface digital bidirecional da posição endat

[2] Informações técnicas de tecnologia de controle de alta segurança Heidenhain

[3] Endat Interface Manual Técnico Heidenhain Informações Técnicas