Giao diện xe buýt của bộ mã hóa trục quang điện tuyệt đối
1 Giới thiệu Bộ mã hóa góc trục quang điện tuyệt đối là một thiết bị đo góc kỹ thuật số đo vị trí góc và vận tốc góc của trục quay trong thời gian thực. Nó chuyển đổi thông tin góc trục thành mã kỹ thuật số dưới dạng độ, phút và giây và kết nối xe buýt có thể nhận ra phép đo thời gian thực. Nó có những lợi thế của độ tin cậy làm việc cao, khả năng chống can thiệp mạnh, độ chính xác cao, bộ nhớ tắt nguồn, v.v. Nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống định vị và theo dõi đo kỹ thuật số như thiết bị chụp ảnh, kệ kỹ thuật số, radar và một số thiết bị quân sự lớn.
Trong các hệ thống điều khiển ứng dụng thực tế này, do các cấu trúc dữ liệu khác nhau của các cảm biến và máy dò của mỗi hệ thống con, bộ mã hóa trục quang điện tuyệt đối sẽ sử dụng các phương thức giao tiếp dữ liệu nội bộ khác nhau, chủ yếu bao gồm các cổng nối tiếp RS232, RS485 / 488, cổng song song, v.v. . Tuy nhiên, trong các ứng dụng kỹ thuật cụ thể, các phương thức giao tiếp trên thường bị giới hạn bởi khoảng cách truyền và tốc độ giao tiếp. Trong những năm gần đây, giao tiếp nối tiếp đã phát triển nhanh chóng và một loạt các hình thức xe buýt trường hệ thống điều khiển đã xuất hiện. Xe buýt CAN là một trong những chiếc được sử dụng rộng rãi nhất. Đây là chữ viết tắt của Bus mạng khu vực bộ điều khiển và là một hỗ trợ hiệu quả cho kiểm soát phân tán và kiểm soát thời gian thực. Mạng truyền thông nối tiếp. Do hiệu suất cao, độ tin cậy cao và thiết kế độc đáo của xe buýt CAN, nó đã trở thành xe buýt trường phổ biến nhất và thời gian thực trong và ngoài nước. Sự phát triển và thay đổi của các phương pháp giao tiếp nội bộ trong hệ thống điều khiển làm cho bộ mã hóa được sử dụng để đo độ dịch chuyển góc và vận tốc góc cung cấp giao diện xe buýt CAN để đáp ứng các yêu cầu thiết kế FieldBus của toàn bộ hệ thống điều khiển.
2 Nguyên tắc làm việc và truyền dữ liệu của bộ mã hóa
2.1 Nguyên tắc làm việc Bộ mã hóa bao gồm hai phần: thiết bị thu thập dữ liệu và thiết bị xử lý dữ liệu. Sơ đồ khối cấu trúc được hiển thị trong 1. Máy vi tính chip đơn là phần cốt lõi của hệ thống mạch mã hóa. Sau khi thu thập các tín hiệu bộ mã hóa (mã thô, mã mịn trung bình, mã mịn), nó được chia nhỏ bởi mã tốt, hiệu chỉnh kênh mã, bổ sung kỹ thuật số, điều chỉnh bằng không điện, xử lý phần mềm như độ, chuyển đổi phút và cuối cùng và cuối cùng là hiển thị và Nhận ra giao diện với hệ thống điều khiển.
2.2 Truyền dữ liệu Truyền dữ liệu giữa bộ mã hóa và hệ thống điều khiển có thể được sử dụng ở cả hai chế độ song song và nối tiếp. Truyền song song truyền dữ liệu qua cổng song song. Mỗi dữ liệu yêu cầu một lõi của cáp dữ liệu. Ví dụ, cần có cáp 24 lõi cho bộ mã hóa 24 bit. Do đó, không gian sử dụng bị hạn chế, và nó chỉ phù hợp cho việc truyền khoảng cách ngắn và các yêu cầu đặc biệt. dịp. Trong truyền dẫn nối tiếp, thông tin dữ liệu được truyền huyết thanh qua một cặp xoắn và các bit bổ sung được thêm vào theo các giao thức truyền thông khác nhau để thực hiện các chức năng như hiệu chỉnh lỗi. Hàm này có thể được mở rộng cho các hệ thống xe buýt dữ liệu. Hộp số nối tiếp có ít dây hơn, ít phần cứng hơn, chi phí thấp, khoảng cách truyền dài và dữ liệu an toàn và đáng tin cậy.
2.3 Bộ mã hóa được đề xuất Giao diện Bus CAN trong so sánh toàn diện các xe buýt trường khác nhau, hệ thống truyền thông dựa trên Bus có nhiều đặc điểm tuyệt vời: tín hiệu dữ liệu được truyền bởi điện áp vi sai; Phương tiện truyền tải có thể sử dụng cặp xoắn, cáp đồng trục và sợi quang; có thể hoạt động ở chế độ đa chủ, chế độ giao tiếp linh hoạt; có thể truyền và nhận dữ liệu theo chế độ phát sóng điểm-điểm, điểm đến đa điểm và toàn cầu; Thông tin nút trên mạng có thể được chia thành các ưu tiên khác nhau để đáp ứng các yêu cầu thời gian thực khác nhau; Công nghệ trọng tài xe buýt không phá hủy; Dữ liệu áp dụng cấu trúc khung ngắn, mỗi khung hình là 8Byte và tốc độ lỗi dữ liệu thấp; Sublayer Mac của lớp liên kết dữ liệu trong giao thức giao tiếp có khả năng phát hiện lỗi nghiêm ngặt; Nó có tiêu chuẩn quốc tế và sự cởi mở tốt. Do đó, trong quá trình chuyển đổi chế độ giao tiếp nội bộ của hệ thống theo dõi quang điện, bus CAN được sử dụng làm cấu trúc bus truyền thông dữ liệu và sau đó bộ mã hóa có thể được đề xuất giao diện bus.
3 Ứng dụng của bộ mã hóa có thể giao diện bus trong hệ thống theo dõi quang điện
3.1 Bộ mã hóa được sử dụng để phát hiện vị trí của hệ thống theo dõi quang điện. Bộ mã hóa trục quang điện tuyệt đối là một cảm biến để đo góc phương vị và góc của hệ thống theo dõi quang điện trong hệ thống theo dõi quang điện. Cấu trúc xe buýt bên trong của hệ thống theo dõi quang điện được chuyển thành phương pháp giao tiếp xe buýt CAN. Giao diện Bus có đặc điểm của giao diện linh hoạt và tiết kiệm đường dây. Đồng thời, nó có bộ vi xử lý và có thể được sử dụng như một nút thông minh trong hệ thống để gửi các khung từ xa trực tiếp đến các thiết bị khác để đạt được điều khiển thông minh. Hình 2 là sơ đồ cấu trúc giao tiếp của hệ thống theo dõi quang điện dựa trên xe buýt CAN. Hệ thống theo dõi quang điện sử dụng một cấu trúc bus nối tiếp đơn của Bus thay vì cấu trúc song song của nhiều phương thức giao tiếp. Góc phương vị và góc được đo bằng hai bộ mã hóa quang điện được gửi đến máy điều khiển chính thông qua bus và máy điều khiển chính xử lý dữ liệu phù hợp. Thông qua hệ thống điều khiển điều khiển bus, tất cả các hệ thống phụ có thể được kết nối với nhau bằng một cặp cặp xoắn, giúp đơn giản hóa hệ thống hệ thống, cải thiện việc sử dụng bus hệ thống tổng thể, truyền dữ liệu thời gian thực và khả năng mở rộng hệ thống và lỗi bit Tỷ lệ giảm đáng kể.
3.2 Nút mã hóa có thể thành phần phần cứng giao diện bus
Giao diện Bus CAN chủ yếu bao gồm máy vi tính chip đơn, bộ điều khiển xe buýt CAN, trình điều khiển xe buýt CAN và phần cứng cách ly quang điện. Mạch cụ thể của giao diện giao tiếp Bus CAN được hiển thị trong Hình 3.
Máy tính một chip chọn Intel80C196KC, đây là bộ vi điều khiển nhúng 16 bit, phù hợp hơn cho các dịp điều khiển thời gian thực phức tạp. Nó cũng chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu của bộ mã hóa và khởi tạo nút Bus CAN. Bộ điều khiển CAN chọn SJA1000 của Philips S bán dẫn để nhận ra giao diện giao tiếp dữ liệu giữa xe buýt và máy tính chủ (máy tính điều khiển), hỗ trợ các giao thức CAN2.0A và CAN2.0B, có bộ đệm nhận 64 byte mở rộng và hỗ trợ đầu tiên Nguyên tắc -Out (FIFO), hỗ trợ mã nhận dạng 11 bit và 29 bit, tốc độ bit liên lạc lên tới 1Mbps, có thể hoạt động ở chế độ cơ bản và chế độ Pelican. Trình điều khiển xe buýt CAN chọn Philips TJA1050, đây là trình điều khiển xe buýt có tốc độ cao, cung cấp giao diện giữa bộ điều khiển CAN và xe buýt vật lý, nhận ra các chức năng truyền và tiếp nhận vi sai của xe buýt CAN và có phạm vi chế độ chung rộng Theo khả năng nhận khác biệt nhiễu điện từ mạnh, mức đầu vào tương thích với các thiết bị 3,3V và các nút không được cấp sẽ không can thiệp vào xe buýt. Tham gia TJA1050 có thể đảm bảo giao tiếp dữ liệu tốc độ cao. Để an toàn và khả năng chống gây nhiễu được cải thiện, việc sử dụng các đặc điểm hiệu suất đối xứng TJA1050, sử dụng các thiết bị đầu cuối riêng biệt. Hai tụ điện nhỏ 30pf được kết nối song song giữa CaM và Canl và mặt đất, có thể lọc nhiễu tần số cao trên xe buýt và khả năng ngăn chặn bức xạ điện từ. Để cải thiện hơn nữa khả năng chống can thiệp của hệ thống, một optoCoder tốc độ cao 6N137 được sử dụng giữa bộ điều khiển CAN SJA1000 và trình điều khiển TJA1050 CAN để tạo thành một mạch cách ly để đạt được sự cô lập. VCC nguồn cung cấp năng lượng và VDD ở cả hai bên của 6N137 được phân lập hoàn toàn, có thể ngăn chặn mạch cùng một lúc, hai điện trở phù hợp với trở kháng bus 120Ω phải được kết nối ở cả hai đầu của xe buýt.
3.3 Thiết kế phần mềm nút Thông tin góc (độ, phút và giây) của bộ mã hóa trục quang điện tuyệt đối được gửi từ bộ điều khiển CAN đến bus CAN hoặc từ xe buýt CAN đến bộ đệm có thể nhận bộ đệm tự động. Chương trình giao tiếp giao diện xe buýt có thể bao gồm chương trình con khởi tạo, gửi chương trình con và nhận chương trình con. Đầu tiên chọn chế độ làm việc của Bus theo nhu cầu hệ thống thực tế. Ở đây, chọn chế độ Pelican, bộ tạo dao động tinh thể 12MHz, tốc độ truyền dữ liệu xe buýt được đặt thành 500kbit / s, mỗi nút bus sẽ đặt cùng tốc độ truyền dữ liệu để đảm bảo giao tiếp bình thường. Xác định rằng kết nối vật lý giữa SJA1000 và MCU là đáng tin cậy và sau đó khởi tạo bộ điều khiển SJA1000. Trong chế độ đặt lại SJA1000, đặt trạng thái ban đầu của mỗi thanh ghi. Biểu đồ dòng khởi tạo được hiển thị trong Hình 4. Việc truyền và nhận dữ liệu được thực hiện bằng chương trình con gửi và chương trình con tiếp nhận. ID thông báo xác định luồng dữ liệu nút. Khi gửi dữ liệu, nguyên tắc cài đặt của phân đoạn bit cờ thông báo ID thông báo là: ID tương ứng của nút cần nhận được bit là 0 và các bit còn lại là 1. Khi nhận dữ liệu, thì ngược lại. Nó được đánh giá bằng ID cho dù đó là thông tin được gửi đến chính nó. Nó được nhận, không được lọc.
4. Kết luận
Là một xe buýt truyền thông cấp trường, xe buýt CAN có độ tin cậy cao và hiệu suất chi phí. Bộ mã hóa trục quang điện tuyệt đối với giao diện Bus có thể sử dụng linh hoạt hơn trong các hệ thống điều khiển.
Bài viết này là sáng tạo: Giao diện Bus CAN của bộ mã hóa và ứng dụng của nó trong hệ thống theo dõi quang điện