CPLD और निरपेक्ष एनकोडर पर आधारित हाई-स्पीड सर्वो यूनिट

वर्तमान में, घरेलू सीएनसी मशीन टूल्स में सर्वो मोटर्स आम तौर पर वृद्धिशील एनकोडर से सुसज्जित हैं, जबकि वृद्धिशील एनकोडर की सटीकता बहुत अधिक नहीं है और आउटपुट समानांतर संकेत हैं। इसकी सटीकता में सुधार करने के लिए, एनकोडर के डिजाइन को बढ़ाना आवश्यक है। कठिनाई और समानांतर संकेतों के उत्पादन में वृद्धि, जो कि सर्वो इकाई और एनकोडर के बीच लंबी दूरी के संचार के लिए अनुकूल नहीं है। निरपेक्ष एनकोडर का उपयोग किया जाता है, सिवाय इसके कि इसकी सटीकता वृद्धिशील एनकोडर की तुलना में कई गुना अधिक है। हाई-स्पीड सीरियल कम्युनिकेशन लंबी दूरी के संचार के लिए संचार लाइनों को बचाता है। एनकोडर के दूसरे छोर पर, सीपीएलडी और निरपेक्ष एनकोडर का उपयोग उच्च गति वाले सीरियल संचार के लिए किया जाता है। CPLD तब प्राप्त एनकोडर जानकारी को समानांतर डेटा ट्रांसमिशन में परिवर्तित करता है। सर्वो इकाई में डीएसपी अंकगणितीय नियंत्रण करता है। यह पेपर CPLD और निरपेक्ष एनकोडर के बीच हाई-स्पीड सीरियल कम्युनिकेशन के सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर डिज़ाइन को देगा।

हार्डवेयर डिजाइन

हार्डवेयर मुख्य रूप से तीन मॉड्यूल से बना है: बिजली की आपूर्ति, सीपीएलडी और इसके परिधीय सर्किट और निरपेक्ष एनकोडर इंटरफ़ेस सर्किट।

पावर मॉड्यूल

पावर मॉड्यूल में एक स्विचिंग पावर सप्लाई सर्किट और एक डीसी/डीसी पावर सप्लाई चिप होता है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।

आकृति में स्विचिंग बिजली की आपूर्ति 220V AC ग्रिड वोल्टेज को +5V, +15V, -15V में परिवर्तित करती है। स्विचिंग पावर की आपूर्ति पावर ग्रिड में विभिन्न हस्तक्षेपों को फ़िल्टर कर सकती है, और स्विचिंग पावर सप्लाई में ट्रांसफार्मर 220V AC होगा और आउटपुट + 5V, + 15V, -15V को अलग कर दिया जाता है, आंतरिक सर्किट भी TL431 का उपयोग करता है ताकि समायोजित किया जा सके स्विच ट्यूब की चालन पल्स चौड़ाई, इसलिए स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के विरोधी हस्तक्षेप, सुरक्षा, स्थिरता और वोल्टेज विनियमन बेहतर हैं। TPS7333 एक DC/DC चिप है। CPLD द्वारा उपयोग के लिए +5V DC वोल्टेज को +3.3V के स्थिर DC वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है। TPS7333 में बेहतर रूपांतरण दक्षता, विश्वसनीयता और वोल्टेज विनियमन है। इसका उपयोग +3.77V- +10V के वोल्टेज रेंज में किया जा सकता है। कनवर्टिंग +3.3V इनपुट वोल्टेज के बहुत अधिक होने के कारण CPLD को जलाने का कारण बनता है।

सीपीएलडी और इसके परिधीय सर्किट मॉड्यूल

CPLD और इसके परिधीय सर्किट मॉड्यूल मुख्य रूप से CPLD, CPLD प्रोग्रामिंग डाउनलोड इंटरफ़ेस सर्किट (JTAG इंटरफ़ेस), DSP इंटरफ़ेस सर्किट, सक्रिय क्रिस्टल ऑसिलेटर, स्तर रूपांतरण सर्किट और ADM485 और इसके परिधीय सर्किट (एनकोडर के साथ संचार के लिए इंटरफ़ेस सर्किट) से बने होते हैं। । चित्र 2)।

यह डिज़ाइन CPLD Altera के EPM570T144C5 का उपयोग करता है, जो कि Altera के अधिकतम II से संबंधित है। मैक्स II मैक्स I की तुलना में कम है, और कम बिजली का उपभोग करता है। डिवाइस में अधिक मैक्रो सेल हैं और डिवाइस में देरी को 6 एनएस के भीतर नियंत्रित किया जाता है। उच्च लागत प्रदर्शन के साथ, EPM570T144C5 में 570 मैक्रोसेल हैं। चिप पर पिन की संख्या 144 है, जिनमें से 116 I/O पोर्ट उपलब्ध हैं, इसलिए इस चिप के संसाधन पर्याप्त हैं। CPLD मुख्य रूप से निरपेक्ष एनकोडर के साथ हाई-स्पीड सीरियल संचार के लिए जिम्मेदार है, और डीएसपी कमांड द्वारा एनकोडर डेटा और अन्य जानकारी को समानांतर में डीएसपी को अग्रेषित करने के लिए नियंत्रित किया जाता है।

JTAG इंटरफ़ेस का उपयोग मुख्य रूप से CPLD में निष्पादन योग्य फ़ाइल डाउनलोड करने के लिए किया जाता है, पीसी पर Altera कंपनी - क्वार्टस II के विकास वातावरण को स्थापित करें, और इस विकास के वातावरण में लिखित VHDL कार्यक्रम को संकलित करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि संकलन त्रुटि -मुक्त नहीं है और फ़ंक्शन लागू किया गया है। JTAG इंटरफ़ेस से डाउनलोड केबल कनेक्ट करें और क्वार्टस II द्वारा प्रदान किए गए प्रोग्रामिंग डाउनलोड टूल के माध्यम से CPLD बोर्ड डाउनलोड करें।

DSP इंटरफ़ेस में 8 डेटा लाइनें, 3 एड्रेस लाइन्स और 1 कंट्रोल लाइन शामिल हैं। एनकोडर डेटा और अन्य जानकारी को स्थानांतरित करने के लिए 8 डेटा लाइनें जिम्मेदार हैं। 3 एड्रेस लाइनें डीएसपी कमांड को प्रसारित करने और CPLD टर्मिनल पर डिकोडिंग के लिए जिम्मेदार हैं। CPLD Decoded कमांड के अनुसार 8 डेटा लाइनों के माध्यम से DSP के माध्यम से DSP को एनकोडर डेटा या अन्य जानकारी को प्रसारित करता है। नियंत्रण रेखा मुख्य रूप से CPLD और DSP के तुल्यकालिक नियंत्रण को पूरा करती है।

20 मीटर सक्रिय क्रिस्टल थरथरानवाला मुख्य रूप से CPLD के लिए एक संदर्भ घड़ी प्रदान करता है। क्लॉक सिग्नल की ड्राइविंग के तहत, CPLD एनकोडर के साथ संवाद करने के लिए 2.5mb/s की BAUD दर उत्पन्न करता है, और कुछ तर्क नियंत्रण संकेतों के लिए 10m Hz घड़ी उत्पन्न करता है। 20M Hz की घड़ी आवृत्ति प्रदान करने के लिए बिजली की आपूर्ति से 3.3V DC वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

लेवल शिफ्टिंग सर्किट मुख्य रूप से 3.3V से 5V या 5V से 3.3V में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार है, क्योंकि CPLD के कोर और I/O पोर्ट्स को 3.3V की आपूर्ति वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जो ADM485 और पूर्ण एन्कोडर्स के लिए आवश्यक है। आपूर्ति वोल्टेज और I/O पोर्ट ड्राइवर सर्किट दोनों 5V हैं, इसलिए स्तर रूपांतरण चिप LVC4245A के साथ 3.3V से 5V या 5V से 3.3V को बदलना आवश्यक है।

ADM485 और इसके परिधीय सर्किट CPLD और निरपेक्ष एनकोडर हाई-स्पीड संचार के बीच हार्डवेयर कनेक्शन हैं। ADM485 का काम करने वाला वोल्टेज 5V है, और इसकी अधिकतम संचार गति 5MB/S है। डॉकिंग संचार के लिए दो ADM485 चिप्स का उपयोग संचार लाइन पर एंटी-इंटरफेरेंस क्षमता में सुधार कर सकता है, और सबसे लंबी ट्रांसमिशन दूरी 1.2 किमी तक पहुंच सकती है। परिधीय सर्किट को चित्र 3 में दिखाया गया है। बिंदीदार रेखा का दाहिना आधा हिस्सा निरपेक्ष एनकोडर के परिधीय सर्किट से संबंधित है। पुल-अप और पुल-डाउन रेसिस्टर्स 1K ओम हैं, वर्तमान सीमित अवरोधक 220 ओम है, और ADM485 SDAT डेटा आउटपुट पिन है। ADM485 है SRQ डेटा इनपुट पिन है, DE of Adm485 बाहरी नियंत्रण पिन है, यह पिन CPLD द्वारा नियंत्रित किया जाता है। चूंकि RS-485 संचार प्रोटोकॉल आधा-द्वैध है, ADM485 केवल डेटा भेजने या डेटा प्राप्त करने की स्थिति में हो सकता है। जब ADM485 DE उच्च है, तो ADM485 डेटा आउटपुट स्थिति में है (यानी, CPLD डेटा प्राप्त करता है)। जब DE of Adm485 निम्न स्तर का होता है, तो ADM485 डेटा इनपुट स्थिति में होता है (यानी, CPLD डेटा भेजता है)।