การออกแบบการเก็บข้อมูลอินเทอร์เฟซอินเตอร์เฟส

I. ภาพรวม

ตัวเข้ารหัสแบบสัมบูรณ์ใช้ไบนารีธรรมชาติ, ไบนารีแบบวงจร (รหัสสีเทา) หรือรหัส PRC เป็นโฟโตอิเล็กทริกแปลงเรติเคิลทางกายภาพบนล้อรหัสแปลงมุมการหมุนของเพลาเชื่อมต่อเป็นลำดับชีพจรไฟฟ้าที่สอดคล้องกันและส่งออกเป็นปริมาณดิจิตอล มันมีข้อดีของขนาดเล็กความแม่นยำสูงอินเทอร์เฟซดิจิตอลและการวางตำแหน่งสัมบูรณ์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเรดาร์, สแครม, หุ่นยนต์, เครื่องมือเครื่องซีเอ็นซีและระบบเซอร์โวที่มีความแม่นยำสูงและฟิลด์อื่น ๆ อีกมากมาย เอาต์พุตข้อมูลของตัวเข้ารหัสสัมบูรณ์ขึ้นอยู่กับเอาต์พุตอนุกรมแบบซิงโครนัส อินเทอร์เฟซ Endat เป็นอินเทอร์เฟซแบบอนุกรมแบบซิงโครนัสแบบเต็มรูปแบบแบบดิจิตอลที่ออกแบบมาสำหรับตัวเข้ารหัส Heidenhain ไม่เพียง แต่สามารถส่งค่าตำแหน่งสำหรับตัวเข้ารหัสที่เพิ่มขึ้นและสัมบูรณ์ แต่ยังสามารถถ่ายโอนหรืออัปเดตข้อมูลที่เก็บไว้ในตัวเข้ารหัสหรือบันทึกข้อมูลใหม่ เนื่องจากใช้วิธีการส่งสัญญาณอนุกรมจึงจำเป็นต้องใช้สัญญาณสัญญาณเพียงสี่สายเท่านั้น ภายใต้การกระตุ้นของนาฬิกาของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตามมาข้อมูลข้อมูลจะถูกส่งแบบซิงโครนัส ชนิดข้อมูล (ค่าตำแหน่ง, พารามิเตอร์, ข้อมูลการวินิจฉัย ฯลฯ ) ถูกกำหนดโดยตัวเลือกของคำสั่งโหมดที่ส่งโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตามมาไปยังตัวเข้ารหัส

การแนะนำอินเทอร์เฟซ Endat สองครั้ง

ลักษณะของอินเทอร์เฟซ Endat

ประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำ: อินเทอร์เฟซสากลเหมาะสำหรับการเข้ารหัสที่เพิ่มขึ้นและสมบูรณ์ทั้งหมดการใช้พลังงานที่ประหยัดมากขึ้นขนาดเล็กและการเชื่อมต่อขนาดกะทัดรัดการกำหนดค่าระบบที่รวดเร็วสามารถลอยได้ตามค่าออฟเซ็ต

คุณภาพของสัญญาณที่ดีขึ้น: การเพิ่มประสิทธิภาพพิเศษภายในตัวเข้ารหัสช่วยเพิ่มความแม่นยำของระบบและให้ความแม่นยำของรูปร่างที่ดีขึ้นสำหรับระบบ CNC

การปฏิบัติที่ดีขึ้น: การกำหนดค่าระบบอัตโนมัติ; สัญญาณดิจิตอลปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบ การตรวจสอบและการวินิจฉัยข้อมูลเอื้อต่อความปลอดภัยของระบบ การตรวจสอบรหัสซ้ำซ้อนนั้นเอื้อต่อการส่งสัญญาณที่เชื่อถือได้

ปรับปรุงความปลอดภัยของระบบ: ข้อมูลตำแหน่งอิสระสองข้อมูลและบิตข้อมูลข้อผิดพลาดการตรวจสอบข้อมูลและการตอบกลับ

เหมาะสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง: (ความละเอียดสูง, รอบการควบคุมสั้น, นาฬิกา 16 ม. เร็วที่สุด, แนวคิดการออกแบบความปลอดภัย) เหมาะสำหรับเทคโนโลยีไดรฟ์โดยตรง

รูปที่ 1 Endat Interface ENCODER DATA ACQUISITION SCHEMATIC

2. การปรับปรุงประสิทธิภาพการเข้ารหัส Endat2.2

ค่าตำแหน่งการส่งและข้อมูลเพิ่มเติมสามารถส่งพร้อมกัน: ประเภทของข้อมูลเพิ่มเติมสามารถเลือกได้โดยการจัดเก็บรหัสการเลือกที่อยู่

พื้นที่จัดเก็บข้อมูลตัวเข้ารหัสประกอบด้วยพารามิเตอร์ผู้ผลิตตัวเข้ารหัสพารามิเตอร์ผู้ผลิต OEM พารามิเตอร์การทำงานและสถานะการทำงานเพื่ออำนวยความสะดวกในการกำหนดค่าระบบ

Endat2.2 encoder ใช้การส่งสัญญาณดิจิตอลทั้งหมด การประมวลผลสัญญาณที่เพิ่มขึ้นจะเสร็จสมบูรณ์ภายในตัวเข้ารหัส (ส่วนย่อย 14 บิตในตัว) ซึ่งปรับปรุงคุณภาพและความน่าเชื่อถือของการส่งสัญญาณและช่วยให้ความละเอียดสูงขึ้น

ฟังก์ชั่นการตรวจสอบและการวินิจฉัยเงื่อนไขการเตือนรวมถึง: ความล้มเหลวของแหล่งกำเนิดแสง, แอมพลิจูดสัญญาณไม่เพียงพอ, การคำนวณตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง, แรงดันไฟฟ้าต่ำหรือสูงเกินไป, การบริโภคกระแสสูงเกินไป ฯลฯ ; ให้สัญญาณเตือนเมื่อมีค่าที่รุนแรงของตัวเข้ารหัสหรือเกิน

ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่กว้างขึ้น (3.6 ~ 14V) และอัตราการส่ง (16 ม.)

3. การจัดเก็บข้อมูลเวลาและ OEM

แพ็คเก็ตข้อมูลจะถูกส่งระหว่างแต่ละเฟรมของการส่งข้อมูลแบบซิงโครนัส วงจรการส่งเริ่มต้นจากขอบที่ลดลงครั้งแรกของนาฬิกาและค่าที่วัดได้จะถูกเก็บไว้และคำนวณค่าตำแหน่ง หลังจากพัลส์นาฬิกาสองตัว (2T) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตามมาจะส่งคำสั่งโหมด "ค่าตำแหน่งการส่งตัวเข้ารหัส" (มีหรือไม่มีข้อมูลเพิ่มเติม)

หลังจากคำนวณค่าตำแหน่งสัมบูรณ์ (TCAL --- ดูรูปที่ 2) ตัวเข้ารหัสจะเริ่มถ่ายโอนข้อมูลจากบิตเริ่มต้นไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตามมา บิตข้อผิดพลาดที่ตามมา F1 และ F2 (ซึ่งมีอยู่ในคำสั่ง endat2.2 เท่านั้น) สำหรับฟังก์ชั่นการตรวจสอบทั้งหมดและสัญญาณกลุ่มของบริการตรวจสอบความผิด ข้อมูลสถานที่ สาเหตุที่แน่นอนของความล้มเหลวจะถูกเก็บไว้ในพื้นที่หน่วยความจำ "ปฏิบัติการ" และสามารถสอบถามได้โดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตามมา

จากบิตต่ำสุดค่าตำแหน่งสัมบูรณ์จะถูกส่งและความยาวของข้อมูลจะถูกกำหนดโดยประเภทตัวเข้ารหัสที่ใช้ จำนวนพัลส์นาฬิกาที่จำเป็นในการส่งค่าตำแหน่งจะถูกเก็บไว้ในพารามิเตอร์ของผู้ผลิตตัวเข้ารหัส การส่งข้อมูลค่าตำแหน่งจะสิ้นสุดลงด้วยรหัสตรวจสอบความซ้ำซ้อนแบบวนรอบ

รูปที่ 2 การส่งค่าตำแหน่งโดยไม่มีข้อมูลเพิ่มเติม

หากค่าตำแหน่งมีข้อมูลเพิ่มเติมทันทีหลังจากค่าตำแหน่งเป็นข้อมูลเพิ่มเติม 1 และ 2 พวกเขาจะจบลงด้วย CRC เนื้อหาของข้อมูลเพิ่มเติมจะถูกกำหนดโดยที่อยู่ที่เลือกของพื้นที่หน่วยความจำจากนั้นส่งในระยะเวลาการสุ่มตัวอย่างที่ตามมา ข้อมูลนี้จะถูกส่งในระหว่างการส่งสัญญาณต่อไปจนกว่าจะมีการเลือกพื้นที่หน่วยความจำใหม่ ในตอนท้ายของคำข้อมูลสัญญาณนาฬิกาจะต้องตั้งค่าสูง หลังจาก 10US ถึง 30US หรือ 1.25US ถึง 3.75US (ENDAT2.2 เวลาการกู้คืนที่ตั้งโปรแกรมได้ TM) สายข้อมูลจะกลับไปต่ำและจากนั้นการถ่ายโอนข้อมูลใหม่สามารถเริ่มต้นด้วยสัญญาณนาฬิกาใหม่

รูปที่ 3 การส่งตำแหน่งพร้อมข้อมูลแนบ

ในเวลาเดียวกันตัวเข้ารหัสจะให้พื้นที่หน่วยความจำที่แตกต่างกันสำหรับพารามิเตอร์ซึ่งสามารถอ่านได้โดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตามมา พื้นที่เหล่านี้สามารถเขียนได้โดยผู้ผลิต Encoder ผู้ผลิต OEM หรือแม้แต่ผู้ใช้ปลายทาง บางพื้นที่เฉพาะสามารถได้รับการปกป้อง ชุดเครื่องเข้ารหัสที่แตกต่างกันรองรับพื้นที่เก็บข้อมูล OEM ที่แตกต่างกันและช่วงที่อยู่ที่แตกต่างกัน ดังนั้นแต่ละตัวเข้ารหัสจะต้องอ่านข้อมูลการจัดสรรของพื้นที่หน่วยความจำ OEM ด้วยเหตุผลนี้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ตามมาควรตั้งโปรแกรมตามที่อยู่สัมพัทธ์และไม่สามารถใช้ที่อยู่สัมบูรณ์ได้

การออกแบบวงจรอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อินเทอร์เฟซสามอินเตอร์เฟส

ผู้ใช้สามารถออกแบบวงจรอินเตอร์เฟสเพื่อรวบรวมและประมวลผลข้อมูลตามโปรโตคอลอินเตอร์เฟส Endat และลักษณะไฟฟ้าของวงจร ในเวลาเดียวกัน Heidenhain ยังให้ชิปการประมวลผลข้อมูลเฉพาะสำหรับผู้ใช้ในการเลือก หากผู้ใช้ออกแบบวงจรด้วยตัวเองคุณลักษณะทางไฟฟ้าของอินเตอร์เฟส Endat จะต้องปฏิบัติตามและโปรโตคอลของอินเตอร์เฟส Endat จะต้องมีความเชี่ยวชาญเพื่อให้แน่ใจว่าข้อกำหนดด้านเวลาและรูปแบบเฟรมข้อมูลของโปรโตคอลจะถูกติดตามอย่างเคร่งครัด หากใช้ชิปการประมวลผลข้อมูลที่จัดทำโดย Heidenhain การออกแบบสามารถทำให้ง่ายขึ้น ผู้ใช้จำเป็นต้องกำหนดค่าการลงทะเบียนของ FPGA และส่งคำสั่งตามรูปแบบคำสั่งที่ยอมรับโดยชิปเพื่อให้สามารถรับข้อมูลที่ต้องการได้

โดยทำตามองค์ประกอบของตัวรับส่งสัญญาณมาตรฐาน RS-485 (สัญญาณเชิงอนุพันธ์) ข้อมูล (ค่าตำแหน่งและพารามิเตอร์) สามารถส่งแบบสองทิศทางระหว่างตัวเข้ารหัสและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตามมาภายใต้การกระตุ้นของนาฬิกาซิงโครนัสที่ออกโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตามมา

มาโครซอฟต์แวร์ FPGA+ สี่ตัว

Mazet หุ้นส่วนของ Hezehan ให้บริการซอฟต์แวร์ Macros สำหรับ Macros สำหรับ Virtex และ Spartan Series ของ Xilinx และ Acex และ Cyclone Series ของ Altera ตามข้อกำหนดของลูกค้า Mazet ยังสามารถจัดหาคอร์อ่อนที่กำหนดเองได้ Soft Core ใช้ฟังก์ชั่นทั้งหมดของอินเทอร์เฟซ Endat ผู้ใช้สามารถทำการส่งข้อมูล 8 บิตหรือ 16 บิตด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านสายที่อยู่ 6 บิตและสายข้อมูล 16 บิต ต่อไปนี้เป็นแผนภาพโมดูลและการออกแบบวงจรของ FPGA

รูปที่ 4 ไดอะแกรมโมดูล FPGA

รูปที่ 5 ตัวเข้ารหัสและไดอะแกรมโมดูลการเชื่อมต่อวงจรที่ตามมา

ห้าข้อสรุป

อินเทอร์เฟซ Endat ของ Heidenhain ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรมและตอนนี้ได้รับการอัพเกรดเป็นระดับใหม่ ความถี่สัญญาณนาฬิกาของอินเทอร์เฟซ ENDAT 2.2 แบบสองทิศทางเพิ่มขึ้นเป็น 16 MHz เพื่อตอบสนองไดรฟ์โดยตรงของแอปพลิเคชันประสิทธิภาพที่มีพลวัตสูงเหล่านี้โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ การเพิ่มความถี่นาฬิกาจาก 8 MHz เป็น 16 MHz จะไม่เพียง แต่ลดตำแหน่งการอ่านอย่างมาก เวลาที่ใช้สำหรับข้อมูลยังสามารถย่อวงจรของลูปควบคุมได้อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะเดียวกันการออกแบบระบบที่เรียบง่ายและประหยัดช่วยให้ลูกค้าได้รับความสะดวกสบายฟังก์ชั่นที่ทรงพลังและความเก่งกาจและแนวคิดการออกแบบความปลอดภัยที่คาดการณ์ล่วงหน้าเพื่อเป็นแนวทางในการพัฒนาเทคโนโลยีการควบคุมการเข้ารหัสอย่างต่อเนื่อง

การอ้างอิง

[1] Endat Position Encoder Interface Digital Interface Heidenhain Data Sheet

[2] เทคโนโลยีการควบคุมความปลอดภัยสูงข้อมูลทางเทคนิค Heidenhain

[3] คู่มือทางเทคนิคของอินเทอร์เฟซอินเตอร์เฟสของ Heidenhain ข้อมูลทางเทคนิค