絶対光電シャフトエンコーダーのバスインターフェイスを缶にできます
1はじめに、絶対光電シャフト角度エンコーダーは、回転シャフトの角度位置と角速度をリアルタイムで測定するデジタル角度測定デバイスです。シャフト角情報を学位、数分、秒の形でデジタルコードに変換し、バス接続がリアルタイムの測定を実現できます。これには、高作業の信頼性、強力な干渉能力、高精度、パワーオフメモリなどの利点があります。これは、デジタル測定の追跡と、射撃場機器、デジタルセオドライト、レーダー、いくつかの大規模な軍事機器などのポジショニングシステムで広く使用されています。
これらの実用的なアプリケーション制御システムでは、各サブシステムのセンサーと検出器の異なるデータ構造により、絶対光電シャフトエンコーダーは、主にRS232、RS485 / 488シリアルポート、パラレルポートなどを含む異なる内部データ通信方法を使用します。 。ただし、特定のエンジニアリングアプリケーションでは、上記の通信方法は、伝送距離と通信率によって制限されることがよくあります。近年、シリアル通信が急速に発展し、さまざまな制御システムフィールドバスフォームが登場しています。缶バスは、最も広く使用されているものの1つです。これは、コントローラーのローカルエリアネットワークバスの略語であり、分散制御とリアルタイムコントロールを効果的にサポートしています。シリアル通信ネットワーク。高性能、高い信頼性、缶バスのユニークなデザインにより、国内外で最も人気のあるリアルタイムのフィールドバスになりました。制御システムでの内部通信方法の開発と変更により、エンコーダは角度変位を測定するために使用され、角度速度により、制御システム全体のフィールドバス設計要件を満たすための缶バスインターフェイスが得られます。
2エンコーダー作業原則とデータ送信
2.1作業原則エンコーダーは、データ収集デバイスとデータ処理デバイスの2つの部分で構成されています。構造ブロック図は1に示されています。単一のチップマイクロコンピューターは、エンコーダ回路システムのコア部分です。エンコーダ信号（粗コード、中微細なコード、ファインコード）を収集した後、ファインコード、コードチャネル修正、デジタル追加、電気ゼロ調整、程度、分、2番目の変換などのソフトウェア処理、最終的に表示および表示制御システムとのインターフェースを実現します。
2.2データ送信エンコーダと制御システム間のデータ送信は、並列モードとシリアルモードの両方で使用できます。パラレルトランスミッションは、パラレルポートを介してデータを送信します。各データには、データケーブルの1つのコアが必要です。たとえば、24ビットエンコーダーには24コアケーブルが必要です。したがって、使用スペースは制限されており、短距離伝送と特別な要件にのみ適しています。機会。シリアル伝送では、データ情報はツイストペアを介してシリアルに送信され、エラー修正などの関数を実装するために、さまざまな通信プロトコルに従って追加ビットが追加されます。この機能は、データバスシステムに拡張できます。シリアルトランスミッションには、ワイヤが少なくなり、ハードウェアが少なく、低コスト、送信距離が長く、安全で信頼できるデータが少なくなります。
2.3提案されたエンコーダ缶バスインターフェースさまざまなフィールドバスの包括的な比較において、缶バスに基づく通信システムには多くの優れた特性があります。データ信号は差動電圧によって送信されます。バストランスミッション媒体は、ねじれたペア、同軸ケーブル、光ファイバを使用できます。マルチマスターモード、柔軟な通信モードで動作できます。ポイントツーポイント、ポイントツーマルチポイント、グローバルブロードキャストモードでデータを送信および受信できます。ネットワーク上のノード情報は、異なるリアルタイム要件を満たすために、異なる優先順位に分割できます。非破壊的なバス仲裁技術。データは短いフレーム構造を採用し、各フレームは8バイで、データエラー率は低くなります。通信プロトコルのデータリンクレイヤーのMacサブレイヤーには、厳密なエラー検出機能があります。国際的な基準と優れた開放性があります。したがって、光電気追跡システムの内部通信モードの変換では、CANバスがデータ通信バス構造として使用され、エンコーダ缶バスインターフェイスが提案されます。
3光電気追跡システムでのエンコーダー缶バスインターフェースの適用
3.1エンコーダーは、光電気追跡システムの位置検出に使用されます。絶対光電軸エンコーダーは、光電気追跡システムの光電追跡システムの方位角とピッチ角を測定するためのセンサーです。光電気追跡システムの内部バス構造は、缶バス通信方法に変換されます。缶バスインターフェイスには、柔軟なインターフェイスとライン保存の特性があります。同時に、マイクロプロセッサを備えており、システム内のインテリジェントノードとして使用して、リモートフレームを他のデバイスに直接送信してインテリジェントなコントロールを実現できます。図2は、缶バスに基づく光電追跡システムの通信構造図です。光電追跡システムは、複数の通信方法の並列構造の代わりに、缶バスの単一のシリアルバス構造を使用します。 2つの光電エンコーダーによって測定された方位角とピッチ角は、バスを介してメインコントロールマシンに送信され、メインコントロールマシンはそれに応じてデータを処理します。バス制御サーボ制御システムを介して、すべてのサブシステムを、システムの配線を簡素化し、システム全体のバス利用、リアルタイムデータ送信とシステムのスケーラビリティ、およびビットエラーを改善するツイストペアのペアによって結合できます。レートは大幅に低下します。
3.2エンコーダーノードは、ハードウェアの組成をインターフェイスすることができます
缶バスインターフェイスは、主にシングルチップマイクロコンピューター、canバスコントローラー、canバスドライバー、光電分離ハードウェアで構成されています。缶バス通信インターフェイスの特定の回路を図3に示します。
シングルチップコンピューターは、Intel80C196KCを選択します。これは、16ビットの埋め込みマイクロコントローラーであり、複雑なリアルタイム制御の機会により適しています。また、エンコーダーのデータ処理と缶バスノードの初期化についても責任を負います。 CANコントローラーは、Philips SemiconductorのSJA1000を選択して、バスとホストコンピューター（コントロールコンピューター）の間のデータ通信インターフェイスを実現し、CAN2.0AとCAN2.0Bのプロトコルをサポートし、64バイトの受信バッファーを拡張し、ファーストインファーストインをサポートします。 -out（fifo）原則、サポート11ビットおよび29ビット識別コード、最大1mbpsまでの通信ビットレートは、Basiccanモードとペリカンモードで動作できます。缶バスのドライバーは、缶コントローラーと物理バスの間のインターフェースを提供する高速缶バスドライバーであるPhilips TJA1050を選択し、缶バスの差動伝達と受信機能を実現し、広い一般的なモード範囲を持っています。強力な電磁干渉差の受信機能では、入力レベルは3.3Vデバイスと互換性があり、無力なノードはバスに干渉しません。 TJA1050に参加すると、高速データ通信を確保できます。安全性と改善されたアンチジャミング機能のために、TJA1050の良好な対称性能特性を使用するには、個別の端子を使用します。 30pfの2つの小さなコンデンサがCanhとCanlと地面の間で並行して接続されており、バスでの高周波干渉と電磁放射を防ぐ特定の能力を除外できます。システムの干渉防止能力をさらに改善するために、CANコントローラーSJA1000と缶ドライバーTJA1050の間で高速オプトカプラー6N137が使用され、ガルバニック分離を実現するための分離回路を形成します。 6N137の両側にある電源VCCとVDDは完全に分離されており、回路を同時に防ぐことができます。2つの120Ωバスインピーダンスマッチング抵抗器をバスの両端で接続する必要があります。
3.3ノードソフトウェア設計絶対光電軸エンコーダーの角度情報（度、分、数秒）は、缶コントローラーから缶バスに送られ、缶バスからSJA1000バスコントローラーによって自動的にバッファーを受け取ります。その缶バスインターフェイス通信プログラムは、初期化サブプログラムで構成され、サブプログラムの送信、サブプログラムの受信です。最初に、実際のシステムのニーズに応じて缶バス作業モードを選択します。ここでは、ペリカンモード、12MHzクリスタルオシレーターを選択します。バスデータ送信レートは500 kbits / sに設定されています。各バスノードは、通常の通信を確保するために同じデータ送信レートを設定する必要があります。 SJA1000とMCUの間の物理的な接続が信頼できることを判断し、SJA1000コントローラーを初期化します。 SJA1000リセットモードで、各レジスタの初期状態を設定します。初期化フローチャートを図4に示します。データの送信と受信は、送信サブルーチンと受信サブルーチンによって達成されます。メッセージIDは、ノードデータのフローを決定します。データを送信する場合、メッセージID受信フラグセグメントの設定原則は次のとおりです。BITを受信する必要があるノードの対応するIDは0、残りのビットは1です。データを受信する場合、それは反対です。 IDがそれがそれ自体に送信された情報であるかどうかによって判断されます。ろ過されていない、受信されます。
4結論
フィールドレベルの通信バスとして、Can Busには高い信頼性とコストパフォーマンスがあります。缶バスインターフェイスを備えた絶対光電シャフトエンコーダーにより、制御システムでの使用により柔軟になります。
この記事は革新的です。エンコーダーの缶バスインターフェイスと光電気追跡システムでのそのアプリケーション