อินเทอร์เฟซบัสของตัวเข้ารหัสเพลาโฟโตอิเล็กทริกแบบสัมบูรณ์

อินเทอร์เฟซบัสของตัวเข้ารหัสเพลาโฟโตอิเล็กทริกแบบสัมบูรณ์

1 บทนำตัวเข้ารหัสมุมเพลาโฟโตอิเล็กทริกแบบสัมบูรณ์เป็นอุปกรณ์วัดมุมดิจิตอลที่วัดตำแหน่งเชิงมุมและความเร็วเชิงมุมของเพลาหมุนในเวลาจริง มันแปลงข้อมูลมุมเพลาเป็นรหัสดิจิตอลในรูปแบบขององศานาทีและวินาทีและการเชื่อมต่อบัสสามารถตระหนักถึงการวัดแบบเรียลไทม์ มันมีข้อดีของความน่าเชื่อถือในการทำงานสูงความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงที่แข็งแกร่งความแม่นยำสูงหน่วยความจำปิดเครื่องและอื่น ๆ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการติดตามการวัดแบบดิจิตอลและระบบการวางตำแหน่งเช่นอุปกรณ์ช่วงการถ่ายภาพ, ดิจิตอล Theodolite, เรดาร์และอุปกรณ์ทางทหารขนาดใหญ่
ในระบบควบคุมแอปพลิเคชันที่ใช้งานได้เหล่านี้เนื่องจากโครงสร้างข้อมูลที่แตกต่างกันของเซ็นเซอร์และเครื่องตรวจจับของแต่ละระบบย่อยตัวเข้ารหัสเพลาโฟโตอิเล็กทริกแบบสัมบูรณ์จะใช้วิธีการสื่อสารข้อมูลภายในที่แตกต่างกันซึ่งส่วนใหญ่รวมถึง RS232, RS485 / 488 พอร์ตอนุกรมขนาน . อย่างไรก็ตามในแอพพลิเคชั่นทางวิศวกรรมเฉพาะวิธีการสื่อสารข้างต้นมักถูก จำกัด ด้วยระยะการส่งและอัตราการสื่อสาร ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการสื่อสารแบบอนุกรมได้พัฒนาอย่างรวดเร็วและรูปแบบของระบบควบคุมสนามควบคุมที่หลากหลายได้เกิดขึ้น รถบัส CAN เป็นหนึ่งในที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด มันเป็นตัวย่อของบัสเครือข่ายในพื้นที่คอนโทรลเลอร์และเป็นการสนับสนุนที่มีประสิทธิภาพสำหรับการควบคุมแบบกระจายและการควบคุมแบบเรียลไทม์ เครือข่ายการสื่อสารแบบอนุกรม เนื่องจากประสิทธิภาพสูงความน่าเชื่อถือสูงและการออกแบบที่ไม่เหมือนใครของ CAN BUS จึงกลายเป็นรถบัสภาคสนามที่ได้รับความนิยมและเรียลไทม์มากที่สุดทั้งในและต่างประเทศ การพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงวิธีการสื่อสารภายในในระบบควบคุมทำให้ตัวเข้ารหัสที่ใช้ในการวัดการกระจัดเชิงมุมและความเร็วเชิงมุมให้อินเทอร์เฟซบัส CAN เพื่อตอบสนองความต้องการการออกแบบ FieldBus ของระบบควบคุมทั้งหมด
2 หลักการทำงานและการส่งข้อมูล
2.1 หลักการทำงานตัวเข้ารหัสประกอบด้วยสองส่วน: อุปกรณ์เก็บข้อมูลและอุปกรณ์ประมวลผลข้อมูล แผนภาพบล็อกโครงสร้างจะแสดงใน 1 ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยวเป็นส่วนหลักของระบบวงจรตัวเข้ารหัส หลังจากรวบรวมสัญญาณ encoder (รหัสหยาบ, รหัสละเอียดกลาง, รหัสละเอียด), จะถูกแบ่งย่อยด้วยรหัสดี, การแก้ไขช่องรหัส, การเพิ่มดิจิตอล, การปรับศูนย์ไฟฟ้า, การประมวลผลซอฟต์แวร์เช่นองศา, นาทีและการแปลงที่สองและในที่สุดก็แสดงและในที่สุดและในที่สุด ตระหนักถึงอินเทอร์เฟซด้วยระบบควบคุม
2.2 การส่งข้อมูลการส่งข้อมูลระหว่างตัวเข้ารหัสและระบบควบคุมสามารถใช้ในโหมดคู่ขนานและอนุกรม การส่งแบบขนานส่งข้อมูลผ่านพอร์ตขนาน แต่ละข้อมูลต้องการหนึ่งแกนของสายเคเบิลข้อมูล ตัวอย่างเช่นต้องใช้สายเคเบิล 24 คอร์สำหรับเครื่องเข้ารหัส 24 บิต ดังนั้นพื้นที่การใช้งานจึงมี จำกัด และเหมาะสำหรับการส่งระยะสั้นและข้อกำหนดพิเศษเท่านั้น โอกาส. ในการส่งข้อมูลแบบอนุกรมข้อมูลข้อมูลจะถูกส่งอย่างต่อเนื่องผ่านคู่บิดและเพิ่มบิตเพิ่มเติมตามโปรโตคอลการสื่อสารที่แตกต่างกันเพื่อใช้งานฟังก์ชั่นเช่นการแก้ไขข้อผิดพลาด ฟังก์ชั่นนี้สามารถขยายไปยังระบบบัสข้อมูล การส่งสัญญาณแบบอนุกรมมีสายไฟน้อยลงฮาร์ดแวร์น้อยกว่าต้นทุนต่ำระยะการส่งสัญญาณระยะยาวและข้อมูลที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้

2.3 ENCODER ที่เสนอ CAN CAN อินเทอร์เฟซในการเปรียบเทียบที่ครอบคลุมของรถบัสภาคสนามต่างๆระบบการสื่อสารที่ใช้ CAN BUS มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมมากมาย: สัญญาณข้อมูลถูกส่งโดยแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน สื่อการส่งผ่านบัสสามารถใช้คู่บิดสายเคเบิลโคแอกเซียลและใยแก้วนำแสง สามารถทำงานในโหมด multi-master โหมดการสื่อสารที่ยืดหยุ่น สามารถส่งและรับข้อมูลในโหมดการออกอากาศแบบจุดต่อจุดต่อมัลติพอยต์และโหมดออกอากาศทั่วโลก ข้อมูลโหนดบนเครือข่ายสามารถแบ่งออกเป็นลำดับความสำคัญที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองความต้องการตามเวลาจริงที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีอนุญาโตตุลาการรถบัสที่ไม่ทำลาย ข้อมูลใช้โครงสร้างเฟรมสั้นแต่ละเฟรมคือ 8byte และอัตราความผิดพลาดของข้อมูลต่ำ Sublayer MAC ของเลเยอร์ข้อมูลลิงค์ในโปรโตคอลการสื่อสารมีความสามารถในการตรวจจับข้อผิดพลาดอย่างเข้มงวด มันมีมาตรฐานสากลและการเปิดกว้างที่ดี ดังนั้นในการแปลงโหมดการสื่อสารภายในของระบบติดตามโฟโตอิเล็กทริกจะใช้ CAN BUS เป็นโครงสร้างบัสการสื่อสารข้อมูลจากนั้นเสนออินเทอร์เฟซบัสแบบเข้ารหัส

3 แอปพลิเคชันของอินเทอร์เฟซ Bus Can ในระบบติดตามโฟโตอิเล็กทริก
3.1 encoder ใช้สำหรับการตรวจจับตำแหน่งของระบบติดตามโฟโตอิเล็กทริก ตัวเข้ารหัสแกนโฟโตอิเล็กทริกแบบสัมบูรณ์เป็นเซ็นเซอร์สำหรับการวัด Azimuth และมุมพิทช์ของระบบติดตามโฟโตอิเล็กทริกในระบบติดตามโฟโตอิเล็กทริก โครงสร้างบัสภายในของระบบติดตามโฟโตอิเล็กทริกถูกเปลี่ยนเป็นวิธีการสื่อสาร CAN BUS อินเทอร์เฟซ CAN Bus มีคุณสมบัติของอินเทอร์เฟซที่ยืดหยุ่นและการประหยัดสาย ในขณะเดียวกันก็มีไมโครโปรเซสเซอร์และสามารถใช้เป็นโหนดอัจฉริยะในระบบเพื่อส่งเฟรมระยะไกลโดยตรงไปยังอุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อให้ได้การควบคุมอัจฉริยะ รูปที่ 2 เป็นแผนภาพโครงสร้างการสื่อสารของระบบติดตามโฟโตอิเล็กทริกโดยใช้ CAN BUS ระบบติดตามโฟโตอิเล็กทริกใช้โครงสร้างบัสแบบอนุกรมเดียวของ CAN BUS แทนโครงสร้างแบบขนานของวิธีการสื่อสารที่หลากหลาย มุม Azimuth และสนามที่วัดโดยตัวเข้ารหัสโฟโตอิเล็กทริกทั้งสองจะถูกส่งไปยังเครื่องควบคุมหลักผ่านบัสและเครื่องควบคุมหลักจะประมวลผลข้อมูลตามนั้น ผ่านระบบควบคุมบัสเซอร์โวระบบย่อยทั้งหมดสามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันได้ด้วยคู่บิดคู่ซึ่งทำให้การเดินสายของระบบง่ายขึ้นช่วยปรับปรุงการใช้งานบัสโดยรวมการส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์และความสามารถในการปรับขนาดของระบบและข้อผิดพลาดบิต อัตราลดลงอย่างมาก

3.2 โหนด ENCODER CAN CAN BUS Interface Hardware Composition
อินเทอร์เฟซบัส CAN ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยว, คอนโทรลเลอร์บัส CAN, ไดรเวอร์บัส CAN และฮาร์ดแวร์แยกโฟโตอิเล็กทริก วงจรเฉพาะของอินเทอร์เฟซการสื่อสารบัส CAN แสดงในรูปที่ 3

คอมพิวเตอร์ชิปเดียวเลือก Intel80C196KC ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ฝังตัว 16 บิตซึ่งเหมาะสำหรับโอกาสในการควบคุมแบบเรียลไทม์ที่ซับซ้อน นอกจากนี้ยังรับผิดชอบการประมวลผลข้อมูลของตัวเข้ารหัสและการเริ่มต้นของโหนดบัส CAN คอนโทรลเลอร์ CAN เลือก SJA1000 ของ Philips Semiconductor เพื่อรับรู้อินเทอร์เฟซการสื่อสารข้อมูลระหว่างบัสและคอมพิวเตอร์โฮสต์ (คอมพิวเตอร์ควบคุม) รองรับ CAN2.0A และ CAN2.0B โปรโตคอลมีบัฟเฟอร์รับ 64 ไบต์ -หลักการ (FIFO), สนับสนุนรหัสการระบุ 11 บิตและ 29 บิต, อัตราบิตการสื่อสารสูงถึง 1Mbps สามารถทำงานในโหมด BasicCan และโหมด Pelican คนขับรถบัส CAN เลือก Philips TJA1050 ซึ่งเป็นไดรเวอร์บัสความเร็วสูงซึ่งให้อินเทอร์เฟซระหว่างคอนโทรลเลอร์ CAN และบัสทางกายภาพตระหนักถึงการส่งสัญญาณที่แตกต่างกันและฟังก์ชั่นการต้อนรับของ CAN BUS ภายใต้ความสามารถในการรับสัญญาณรบกวนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่งระดับอินพุตเข้ากันได้กับอุปกรณ์ 3.3V และโหนดที่ไม่ได้ใช้พลังงานจะไม่รบกวนบัส การเข้าร่วม TJA1050 สามารถมั่นใจได้ว่าการสื่อสารข้อมูลความเร็วสูง เพื่อความปลอดภัยและความสามารถในการต่อต้านการติดขัดที่ดีขึ้นการใช้ TJA1050 ลักษณะสมมาตรที่ดีใช้เทอร์มินัลแยกต่างหาก ตัวเก็บประจุขนาดเล็กสองตัวของ 30pf เชื่อมต่อกันระหว่าง CANH และ CANL และกราวด์ซึ่งสามารถกรองสัญญาณรบกวนความถี่สูงบนบัสและความสามารถบางอย่างในการป้องกันการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อปรับปรุงความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงของระบบต่อไปใช้ Optocoupler 6N137 ความเร็วสูงระหว่าง Can Controller SJA1000 และ Can Driver TJA1050 เพื่อสร้างวงจรแยกเพื่อให้ได้การแยกกัลวานิก แหล่งจ่ายไฟ VCC และ VDD ทั้งสองด้านของ 6N137 นั้นแยกได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งสามารถป้องกันวงจรในเวลาเดียวกันสองตัวต้านทานการจับคู่ความต้านทานการจับคู่บัส120Ωสองตัวควรเชื่อมต่อที่ปลายทั้งสองของบัส

3.3 การออกแบบซอฟต์แวร์โหนดข้อมูลมุม (องศา, นาทีและวินาที) ของตัวเข้ารหัสแกนโฟโตอิเล็กทริกแบบสัมบูรณ์ถูกส่งจากคอนโทรลเลอร์ CAN ไปยังบัส CAN หรือจากบัสกระป๋องไปยังบัสสามารถรับบัฟเฟอร์โดยอัตโนมัติโดยคอนโทรลเลอร์บัส SJA1000 โปรแกรมการสื่อสารอินเทอร์เฟซบัส CAN ประกอบด้วยโปรแกรมย่อยการเริ่มต้นส่งโปรแกรมย่อยและรับโปรแกรมย่อย ก่อนอื่นเลือกโหมดการทำงานของบัส CAN ตามความต้องการของระบบจริง ที่นี่เลือกโหมด Pelican, 12MHz Crystal Oscillator, อัตราการส่งข้อมูลบัสถูกตั้งค่าเป็น 500kbits / s แต่ละโหนดบัสแต่ละโหนดควรตั้งอัตราการส่งข้อมูลเดียวกันเพื่อให้แน่ใจว่าการสื่อสารปกติ ตรวจสอบว่าการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่าง SJA1000 และ MCU นั้นน่าเชื่อถือแล้วเริ่มต้นคอนโทรลเลอร์ SJA1000 ในโหมดรีเซ็ต SJA1000 ให้ตั้งค่าสถานะเริ่มต้นของการลงทะเบียนแต่ละครั้ง แผนภูมิการไหลเริ่มต้นจะแสดงในรูปที่ 4 การส่งและการรับข้อมูลสามารถทำได้โดยรูทีนย่อยส่งและรูทีนย่อยที่ได้รับ ID ข้อความกำหนดการไหลของข้อมูลโหนด เมื่อส่งข้อมูลหลักการการตั้งค่าของเซ็กเมนต์การรับสัญญาณ ID ข้อความคือ: ID ที่สอดคล้องกันของโหนดที่ต้องได้รับบิตคือ 0 และบิตที่เหลือคือ 1 เมื่อได้รับข้อมูลมันตรงกันข้าม มันถูกตัดสินโดย ID ไม่ว่าจะเป็นข้อมูลที่ส่งไปยังตัวเองหรือไม่ ได้รับไม่ได้กรอง
4 บทสรุป
ในฐานะรถบัสการสื่อสารระดับสนาม Can Bus มีความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพต้นทุนสูง ตัวเข้ารหัสเพลาโฟโตอิเล็กทริกแบบสัมบูรณ์พร้อมอินเทอร์เฟซ CAN Bus ทำให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นสำหรับการใช้งานในระบบควบคุม
บทความนี้เป็นนวัตกรรม: อินเทอร์เฟซ CAN Bus ของ Encoder และแอปพลิเคชันในระบบติดตามโฟโตอิเล็กทริก