절대 광전 전기 샤프트 인코더의 버스 인터페이스
1 소개 절대 광전자 샤프트 각도 엔코더는 회전 샤프트의 각도 위치와 각속도를 실시간으로 측정하는 디지털 각도 측정 장치입니다. 샤프트 각도 정보를도, 분 및 초의 형태로 디지털 코드로 변환하며 버스 연결은 실시간 측정을 실현할 수 있습니다. 높은 작업 신뢰성, 강력한 간섭 방지 능력, 높은 정밀, 전력 오프 메모리 등의 장점이 있습니다. 사격장 장비, 디지털 시톨 라이트, 레이더 및 일부 대형 군사 장비와 같은 디지털 측정 추적 및 포지셔닝 시스템에 널리 사용됩니다.
이러한 실제 애플리케이션 제어 시스템에서 각 서브 시스템의 센서 및 탐지기의 다른 데이터 구조로 인해 절대 광전자 샤프트 인코더는 주로 RS232, RS485 / 488 직렬 포트, 병렬 포트 등을 포함한 다양한 내부 데이터 통신 방법을 사용합니다. . 그러나, 특정 엔지니어링 응용 분야에서, 상기 통신 방법은 종종 전송 거리 및 통신 속도에 의해 제한된다. 최근 몇 년 동안 일련의 통신이 빠르게 발전했으며 다양한 제어 시스템 현장 버스 양식이 등장했습니다. CAN 버스는 가장 널리 사용되는 버스 중 하나입니다. 컨트롤러 지역 네트워크 버스의 약어이며 분산 제어 및 실시간 제어를 효과적으로 지원합니다. 직렬 통신 네트워크. 캔 버스의 고성능, 높은 신뢰성 및 고유 한 설계로 인해 국내외에서 가장 인기 있고 실시간 필드 버스가되었습니다. 제어 시스템에서 내부 통신 방법의 개발 및 변화는 각도 변위를 측정하는 데 사용되는 인코더를 만들고 각속도는 전체 제어 시스템의 Fieldbus 설계 요구 사항을 충족하기위한 CAN 버스 인터페이스를 제공합니다.
2 인코더 작동 원리 및 데이터 전송
2.1 작업 원칙 인코더는 데이터 수집 장치와 데이터 처리 장치의 두 부분으로 구성됩니다. 구조 블록 다이어그램은 1에 표시됩니다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 인코더 회로 시스템의 핵심 부분입니다. 인코더 신호 (거친 코드, 중간 미세 코드, 미세 코드)를 수집 한 후 미세 코드, 코드 채널 보정, 디지털 추가, 전기 제로 조정, 학위, 분 및 두 번째 변환과 같은 소프트웨어 처리 및 최종적으로 디스플레이 및 디스플레이 및 디스플레이 및 디스플레이 및 디스플레이로 세분화됩니다. 제어 시스템과의 인터페이스를 실현하십시오.
2.2 데이터 전송 인코더와 제어 시스템 간의 데이터 전송은 병렬 및 직렬 모드 모두에서 사용할 수 있습니다. 병렬 전송은 병렬 포트를 통해 데이터를 전송합니다. 각 데이터에는 하나의 핵심 데이터 케이블이 필요합니다. 예를 들어, 24 비트 인코더에는 24 코어 케이블이 필요합니다. 따라서 사용 공간은 제한되어 있으며 단거리 전송 및 특수 요구 사항에만 적합합니다. 기회. 직렬 전송에서, 데이터 정보는 꼬인 쌍을 통해 연속적으로 전송되며, 다른 통신 프로토콜에 따라 추가 비트가 추가되어 오류 수정과 같은 함수를 구현합니다. 이 기능은 데이터 버스 시스템으로 확장 될 수 있습니다. 직렬 변속기에는 전선이 적고 하드웨어가 적고 저렴한 비용, 전송 거리가 길고 안전하고 신뢰할 수있는 데이터가 있습니다.
2.3 제안 된 인코더는 다양한 필드 버스를 포괄적으로 비교할 때 버스 인터페이스를 통해 캔 버스를 기반으로 한 통신 시스템에는 많은 우수한 특성이 있습니다. 데이터 신호는 차동 전압으로 전송됩니다. 버스 변속기 매체는 꼬인 쌍, 동축 케이블 및 광섬유를 사용할 수 있습니다. 다중 마스터 모드, 유연한 통신 모드에서 작동 할 수 있습니다. 지점 간 포인트, 포인트-투-다중 지점 및 글로벌 브로드 캐스트 모드로 데이터를 전송하고받을 수 있습니다. 네트워크의 노드 정보는 다른 실시간 요구 사항을 충족하기 위해 다른 우선 순위로 나눌 수 있습니다. 비파괴 버스 중재 기술; 데이터는 짧은 프레임 구조를 채택하고 각 프레임은 8 베르이고 데이터 오류율은 낮습니다. 통신 프로토콜에서 데이터 링크 계층의 MAC 하위 계층에는 엄격한 오류 감지 기능이 있습니다. 그것은 국제 표준과 좋은 개방성을 가지고 있습니다. 따라서 광전 추적 시스템의 내부 통신 모드의 변환에서 CAN 버스는 데이터 통신 버스 구조로 사용 된 다음 인코더 CAN 버스 인터페이스가 제안됩니다.
3 광전자 추적 시스템에서 인코더의 적용 버스 인터페이스
3.1 인코더는 광전 추적 시스템의 위치 감지에 사용됩니다. 절대 광전축 축 인코더는 광전 추적 시스템에서 광전 추적 시스템의 방위각 및 피치 각도를 측정하기위한 센서입니다. 광전 추적 시스템의 내부 버스 구조는 CAN 버스 통신 방법으로 변환됩니다. CAN 버스 인터페이스에는 유연한 인터페이스 및 라인 저장 특성이 있습니다. 동시에, 마이크로 프로세서가 있으며 시스템의 지능형 노드로 사용하여 원격 프레임을 다른 장치로 직접 보내어 지능형 제어를 달성 할 수 있습니다. 그림 2는 CAN 버스를 기반으로 광전 추적 시스템의 통신 구조 다이어그램입니다. 광전 추적 시스템은 여러 통신 방법의 병렬 구조 대신 CAN 버스의 단일 직렬 버스 구조를 사용합니다. 두 광전자 인코더로 측정 된 방위각 및 피치 각도는 버스를 통해 주 제어 기계로 전송되며 주 제어 기계는 그에 따라 데이터를 처리합니다. 버스 제어 서보 제어 시스템을 통해 모든 하위 시스템은 시스템 배선을 단순화하고 전체 시스템 버스 활용, 실시간 데이터 전송 및 시스템 확장 성 및 비트 오류를 향상시킵니다. 요금은 크게 줄어 듭니다.
3.2 인코더 노드는 버스 인터페이스 하드웨어 구성을 할 수 있습니다
CAN 버스 인터페이스는 주로 단일 칩 마이크로 컴퓨터, CAN 버스 컨트롤러, CAN 버스 드라이버 및 광전 분리 하드웨어로 구성됩니다. CAN 버스 통신 인터페이스의 특정 회로는 그림 3에 나와 있습니다.
단일 칩 컴퓨터는 16 비트 내장 마이크로 컨트롤러 인 Intel80C196KC를 선택하며 복잡한 실시간 제어 행사에 더 적합합니다. 또한 인코더의 데이터 처리 및 CAN 버스 노드의 초기화를 담당합니다. CAN Controller는 Philips Semiconductor의 SJA1000을 선택하여 버스와 호스트 컴퓨터 (Control Computer) 간의 데이터 통신 인터페이스를 실현하고 CAN2.0A 및 CAN2.0B 프로토콜을 지원하고 64 바이트 수신 버퍼를 확장하며 First-in을 지원합니다. -OUT (FIFO) 원칙, 11 비트 및 29 비트 식별 코드, 최대 1MBPS의 통신 비율은 BasicCan 모드 및 펠리컨 모드에서 작동 할 수 있습니다. CAN 버스 드라이버는 CAN 컨트롤러와 실제 버스 간의 인터페이스를 제공하는 고속 CAN 버스 드라이버 인 Philips TJA1050을 선택하여 CAN 버스의 차동 변속기 및 리셉션 기능을 실현하며 광범위한 공통 모드 범위를 가지고 있습니다. 강력한 전자기 간섭 차별화 수신 기능 하에서 입력 레벨은 3.3V 장치와 호환되며, 전원이없는 노드는 버스를 방해하지 않습니다. TJA1050에 가입하면 고속 데이터 통신을 보장 할 수 있습니다. 안전성 및 개선 된 방지 기능을 위해 TJA1050 우수한 대칭 성능 특성을 사용하면 별도의 터미널을 사용하십시오. 30pf의 2 개의 작은 커패시터가 Canh와 Canl과 Ground 사이에 평행하게 연결되어 버스의 고주파 간섭과 전자기 방사선을 방지하는 특정 기능을 걸러 낼 수 있습니다. 시스템의 간섭 방지 능력을 더욱 향상시키기 위해, CAN 컨트롤러 SJA1000과 CAN 드라이버 TJA1050 사이에 고속 OPTOCOUPLER 6N137을 사용하여 분리 회로를 형성하여 갈바닉 분리를 달성합니다. 6N137의 양쪽에있는 전원 공급 장치 VCC 및 VDD는 완전히 분리되어 동시에 회로를 방지 할 수 있으므로 2 개의 120Ω 버스 임피던스 매칭 저항이 버스의 양쪽 끝에 연결되어야합니다.
3.3 노드 소프트웨어 설계 절대 광전 전기 축 인 엔코더의 각도 정보 (도, 분 및 초)는 CAN 컨트롤러에서 CAN 버스로 또는 CAN 버스로 SJA1000 버스 컨트롤러에 의해 자동으로 버퍼로 보내집니다. CAN 버스 인터페이스 커뮤니케이션 프로그램은 초기화 하위 프로그램, 서브 프로그램 전송 및 수신 서브 프로그램으로 구성됩니다. 먼저 실제 시스템 요구에 따라 CAN 버스 작업 모드를 선택하십시오. 여기에서 펠리컨 모드, 12MHz 크리스탈 오실레이터를 선택하십시오. 버스 데이터 전송 속도는 500kbits / s로 설정되며 각 버스 노드는 정상적인 통신을 보장하기 위해 동일한 데이터 전송 속도를 설정해야합니다. SJA1000과 MCU 간의 물리적 연결이 신뢰할 수 있는지 확인한 다음 SJA1000 컨트롤러를 초기화하십시오. SJA1000 재설정 모드에서 각 레지스터의 초기 상태를 설정하십시오. 초기화 흐름도는 그림 4에 나와 있습니다. 데이터의 전송 및 수신은 보내는 서브 루틴 및 수신 서열에 의해 달성됩니다. 메시지 ID는 노드 데이터의 흐름을 결정합니다. 데이터를 보낼 때 메시지 ID 리셉션 플래그 비트 세그먼트의 설정 원리는 다음과 같습니다. 비트를 수신 해야하는 노드의 해당 ID는 0이고 나머지 비트는 1입니다. 데이터를 수신 할 때는 반대입니다. 정보가 자체로 전송되는지 여부는 ID에 의해 판단됩니다. 필터링되지 않은 수신됩니다.
4 결론
필드 레벨 커뮤니케이션 버스로서 Can Bus는 신뢰성이 높고 비용 성능이 높습니다. CAN 버스 인터페이스가 장착 된 절대 광전자 샤프트 인코더를 사용하면 제어 시스템에서 더 유연하게 사용할 수 있습니다.
이 기사는 혁신적입니다 : 인코더의 CAN 버스 인터페이스 및 광전 추적 시스템에서의 적용