Streszczenie: Interfejs Endat to cyfrowy, synchroniczny protokół transmisji danych z pełnym dupleksem zaprojektowany przez Heidenhain specjalnie dla enkoderów. Ma zalety wysokiej prędkości transmisji, potężnych funkcji, prostego połączenia i silnej zdolności przeciwzzwiniękowania. Jest to koder i siatka. Uniwersalny interfejs transmisji danych. W tym artykule opisano funkcje, funkcje, czas i transmisję danych oraz przechowywanie danych OEM interfejsu endat. Jednocześnie wprowadza kolejny schemat projektowania obwodu dla akwizycji danych enkodera oraz zasady i zasady oparte na projekcie modułu FPGA.
I. Przegląd
Absolutny enkoder używa naturalnego binarnego, cyklicznego binarnego (kodu szarego) lub kodu PRC do fotoelektrycznej konwersji siatki fizycznej na kołach kodowych, przekształca kąt obrotu wału łączącego w odpowiednią sekwencję impulsów elektrycznych i wyświetla go jako ilość cyfrową. Ma zalety małych rozmiarów, wysokiej precyzji, interfejsu cyfrowego i absolutnego pozycjonowania. Jest szeroko stosowany w radarach, gramofonach, robotach, maszynach CNC i wysokiej precyzji serwomechanizmu i wielu innych dziedzinach. Wyjście danych bezwzględnego enkodera oparte jest na synchronicznym wyjściu szeregowym. Interfejs Endat to cyfrowy, synchroniczny interfejs szeregowy z pełnym dupleksem zaprojektowany dla enkoderów Heidenhain. Nie tylko może przesyłać wartości pozycji dla enkoderów przyrostowych i bezwzględnych, ale może również przesyłać lub aktualizować informacje przechowywane w enkoderze lub zapisywać nowe informacje. Ponieważ stosowana jest metoda szeregowej transmisji, potrzebne są tylko cztery linie sygnału. Przy wzbudzeniu zegara kolejnego urządzenia elektronicznego informacje o danych są przesyłane synchronicznie. Typ danych (wartość pozycji, parametr, informacje diagnostyczne itp.) Jest określane przez wybór polecenia trybu wysłanego przez kolejne urządzenie elektroniczne do enkodera.
Wprowadzenie dwóch interfejsu endat
Charakterystyka interfejsu endat
Wysoka wydajność i niski koszt: interfejs uniwersalny jest odpowiedni dla wszystkich koderów przyrostowych i bezwzględnych, bardziej ekonomicznego zużycia energii, małego rozmiaru i kompaktowego połączenia, szybkiej konfiguracji systemu, zero punktu można zmieniać zgodnie z wartością przesunięcia.
Lepsza jakość sygnału: specjalna optymalizacja w enkoderze poprawia dokładność systemu i zapewnia lepszą dokładność konturu dla systemu CNC.
Lepsza praktyczność: automatyczna konfiguracja systemu; Sygnały cyfrowe poprawiają niezawodność systemu; Monitorowanie i informacje diagnostyczne sprzyjają bezpieczeństwu systemu; Weryfikacja kodu redundancji sprzyja niezawodnej transmisji sygnału.
Popraw bezpieczeństwo systemu: dwa niezależne informacje o lokalizacji i informacje o błędach, sumy kontroli danych i odpowiedzi.
Nadaje się do rozwoju technologii zaawansowanej: (wysoka rozdzielczość, krótki cykl sterowania, najszybszy zegar 16 m, koncepcja projektowania bezpieczeństwa) odpowiednie do technologii napędu bezpośredniego.
Rysunek 1 Schemat akwizycji danych enkodera endatów interfejsu
2. Endat2.2 Encoder Improvement wydajności
Wartości pozycji transmisji i dodatkowe informacje można przesyłać jednocześnie: Rodzaj dodatkowych informacji można wybrać, przechowując kod wyboru adresu.
Obszar przechowywania danych enkodera obejmuje parametry producenta enkodera, parametry producenta OEM, parametry operacyjne i status pracy w celu ułatwienia konfiguracji systemu.
Endat2.2 enkoder implementuje transmisję całkowicie cyfrową. Przyrostowe przetwarzanie sygnału jest wypełnione wewnątrz enkodera (wbudowany 14-bitowy podział), który poprawia jakość i niezawodność transmisji sygnału i umożliwia wyższą rozdzielczość.
Funkcje monitorowania i diagnostyczne warunki alarmowe obejmują: niewydolność źródła światła, niewystarczająca amplituda sygnału, nieprawidłowe obliczenie położenia, zbyt niskie lub wysokie napięcie robocze, zbyt wysokie zużycie prądu itp.; Zapewnienie sygnału ostrzegawczego, gdy pewne ekstremalne wartości enkodera są zbliżane do lub przekraczane.
Szerszy zakres napięcia (3,6 ~ 14 V) i szybkość transmisji (16 m).
3. czas i przechowywanie danych OEM
Pakiet danych jest przesyłany podczas każdej ramki synchronicznej transmisji danych. Cykl transmisji zaczyna się od pierwszej opadającej krawędzi zegara, a zmierzona wartość jest przechowywana, a wartość pozycji jest obliczana. Po dwóch impulsach zegara (2T) kolejne urządzenie elektroniczne wysyła polecenie trybu „Wartość pozycji transmisji enkodera” (z dodatkowymi informacjami lub bez).
Po obliczeniu wartości położenia bezwzględnej (TCAL --- Patrz ryc. 2), enkoder zaczyna przesyłać dane od bitu startu do kolejnej elektroniki. Kolejne bity błędów F1 i F2 (które istnieją tylko w poleceniu Endat2.2) dotyczą wszystkich funkcji monitorowania i sygnałów grupowych usług monitorowania błędów, ich generowanie jest niezależne od siebie i jest używane do wskazania awarii enkodera, które mogą powodować nieprawidłowe informacje lokalne. Dokładna przyczyna awarii jest przechowywana w „operacyjnym” obszarze pamięci i może być zapytana przez kolejne urządzenia elektroniczne.
Z najniższego bitu przesyłana jest bezwzględna wartość położenia, a długość danych jest określana przez zastosowany typ enkodera. Liczba impulsów zegarowych wymaganych do przesyłania wartości pozycji jest przechowywana w parametrach producenta enkodera. Transmisja danych wartości pozycji kończy się cyklicznym kodem kontroli redundancji.
Ryc. 2 Przekazanie wartości pozycji bez dodatkowych informacji
Jeśli wartość pozycji ma dodatkowe informacje, natychmiast po wartości pozycji znajdują się dodatkowe informacje 1 i 2, kończą się one również CRC. Treść dodatkowych informacji jest określana przez wybrany adres obszaru pamięci, a następnie przesyłana w kolejnym okresie próbkowania. Informacje te są przesyłane podczas kolejnych transmisji do momentu wybrania nowego obszaru pamięci. Na końcu słowa dane sygnał zegara musi być ustawiony wysoko. Po 10us do 30us lub 1,25US do 3,75US (endat2.2 Programowalny czas odzyskiwania TM) linia danych cofa się, a następnie nowe transfer danych może rozpocząć się od nowego sygnału zegara.
Rysunek 3 Transmisja lokalizacji z informacjami o załączniku
Jednocześnie enkoder zapewnia różne obszary pamięci dla parametrów, które można odczytać za pomocą kolejnych urządzeń elektronicznych. Obszary te mogą być napisane przez producenta enkodera, producenta OEM, a nawet użytkownika końcowego. Niektóre konkretne obszary można chronić. Różne serie enkoderów obsługują różne obszary przechowywania OEM i różne zakresy adresów. Dlatego każdy koder musi odczytać informacje o alokacji obszaru pamięci OEM. Z tego powodu kolejne obwody elektroniczne powinny być zaprogramowane na podstawie względnych adresów i nie mogą używać adresów bezwzględnych.
Trzy endat interfejs obserwacyjny elektroniczny projekt obwodu urządzenia
Użytkownik może zaprojektować obwód interfejsu w celu zbierania i przetwarzania danych zgodnie z protokołem interfejsu endat i charakterystyk elektrycznych obwodu. Jednocześnie Heidenhain zapewnia również określony układ przetwarzania danych dla użytkownika do wyboru. Jeśli użytkownik sam projektuje obwód, należy przestrzegać charakterystyk elektrycznych interfejsu endat, a protokół interfejsu endat należy opanować, aby zapewnić, że wymagania rozrządu i format ramki danych protokołu są ściśle przestrzegane. Jeśli zastosowany jest układ przetwarzania danych dostarczany przez Heidenhain, projekt można uprościć. Użytkownik musi tylko skonfigurować rejestr FPGA i wysłać instrukcję zgodnie z formatem instrukcji dopuszczalnym przez układ, aby można było uzyskać pożądane dane.
Postępując zgodnie ze standardowymi elementami transceiverów RS-485 (sygnał różnicowy), dane (wartości pozycji i parametry) mogą być przesyłane co dwukierunkowe między enkoderem a kolejnymi urządzeniami elektronicznymi pod wzbudzeniem synchronicznego zegara wydanego przez kolejne urządzenie elektroniczne.
Cztery makra oprogramowania FPGA+
Partner Ezehan Mazet zapewnia makra oprogramowania Endat dla serii Virtex i Spartan Series Xilinx oraz serii Acex i Cyclone firmy Altera. Zgodnie z wymaganiami klientów Mazet może również zapewniać niestandardowe miękkie rdzenie. Miękki rdzeń implementuje wszystkie funkcje interfejsu endat. Użytkownik może wykonać 8-bitową lub 16-bitową transmisję danych za pomocą mikrokontrolera za pomocą 6-bitowej linii adresowej i 16-bitowej linii danych. Poniżej znajduje się schemat modułu i konstrukcja obwodu FPGA.
Rysunek 4 Schemat modułu FPGA
Rysunek 5 Encoder i późniejszy schemat modułu połączenia obwodu
Pięć wniosków
Interfejs Endat Heidenhain był szeroko stosowany w wielu branżach, a teraz został zaktualizowany do nowego poziomu. Częstotliwość zegara dwukierunkowego interfejsu Endat 2.2 została teraz zwiększona do 16 MHz, aby spełnić bezpośrednie napęd tych wysokiej dynamicznej wydajności, szczególnie w branży elektronicznej. Zwiększenie częstotliwości zegara z 8 MHz do 16 MHz nie tylko znacznie zmniejszy pozycję odczytu. Czas wymagany do informacji może również znacznie skrócić cykl pętli kontrolnej. Jednocześnie proste i ekonomiczne projektowanie systemu zapewnia klientom wygodę, potężne funkcje i wszechstronność oraz przyszłościowe koncepcje projektowania bezpieczeństwa, które kierują ciągłym opracowywaniem technologii kontroli kodowania.
Bibliografia
[1] Endat Pozycja Encoder dwukierunkowa cyfrowa interfejs cyfrowy arkusz danych Heidenhain
[2] Technologia kontroli wysokiej bezpieczeństwa Heidenhain Informacje techniczne
[3] Endat Interface Instrukcja techniczna Heidenhain Informacje techniczne