Diseño de adquisición de datos del codificador de interfaz de Endat

I. Descripción general

El codificador absoluto utiliza un código binario binario natural, binario cíclico (código gris) o PRC para convertir fotoeléctricamente la retícula física en la rueda de código, convierte el ángulo de rotación del eje de conexión en una secuencia de pulso eléctrico correspondiente y la genera como una cantidad digital. Tiene las ventajas de tamaño pequeño, alta precisión, interfaz digital y posicionamiento absoluto. Se usa ampliamente en radar, tocadiscos, robots, máquinas herramientas CNC y servo sistemas de alta precisión y muchos otros campos. La salida de datos del codificador absoluto se basa en la salida en serie sincrónica. La interfaz ENDAT es una interfaz serial síncrona digital y full-dúplex diseñada para codificadores Heidenhain. No solo puede transmitir valores de posición para codificadores incrementales y absolutos, sino que también puede transferir o actualizar la información almacenada en el codificador o guardar nueva información. Dado que se utiliza el método de transmisión en serie, solo se necesitan cuatro líneas de señal. Bajo la excitación del reloj del dispositivo electrónico posterior, la información de datos se transmite sincrónicamente. El tipo de datos (valor de posición, parámetro, información de diagnóstico, etc.) se determina mediante el comando de elección del modo enviado por el dispositivo electrónico posterior al codificador.

Introducción a la interfaz de dos Endat

Características de la interfaz Endat

Alto rendimiento y bajo costo: la interfaz universal es adecuada para todos los codificadores incrementales y absolutos, consumo de energía más económico, tamaño pequeño y conexión compacta, configuración rápida del sistema, punto cero se puede flotar de acuerdo con el valor de desplazamiento.

Mejor calidad de la señal: la optimización especial dentro del codificador mejora la precisión del sistema y proporciona una mejor precisión de contorno para el sistema CNC.

Mejor practicidad: configuración automática del sistema; Las señales digitales mejoran la confiabilidad del sistema; La información de monitoreo y diagnóstico es propicio para la seguridad del sistema; La verificación del código de redundancia es propicio para la transmisión de señal confiable.

Mejore la seguridad del sistema: dos bits de información de ubicación e información de error independiente, suma de verificación de datos y respuestas.

Adecuado para el desarrollo de tecnología avanzada: (alta resolución, ciclo de control corto, reloj de 16 m más rápido, concepto de diseño de seguridad) adecuado para tecnología de accionamiento directo.

Figura 1 Esquema de adquisición de datos del codificador de interfaz de Endat

2. Mejora del rendimiento del codificador endat2.2

Los valores de posición de transmisión y la información adicional se pueden transmitir simultáneamente: el tipo de información adicional se puede seleccionar almacenando el código de selección de direcciones.

El área de almacenamiento de datos del codificador incluye parámetros del fabricante del codificador, parámetros del fabricante OEM, parámetros operativos y estado operativo para facilitar la configuración del sistema.

El codificador Endat2.2 implementa la transmisión totalmente digital. El procesamiento de señal incremental se completa dentro del codificador (subdivisión incorporada de 14 bits), lo que mejora la calidad y la confiabilidad de la transmisión de la señal y permite una mayor resolución.

Las funciones de monitoreo y diagnóstico, las condiciones de alarma incluyen: falla de la fuente de luz, amplitud de señal insuficiente, cálculo de posición incorrecto, voltaje de operación demasiado bajo o alto, consumo de corriente demasiado alto, etc.; proporcionando una señal de advertencia cuando se abordan o exceden algunos valores extremos del codificador.

Un rango de voltaje más amplio (3.6 ~ 14V) y la velocidad de transmisión (16 m).

3. Tiempo y almacenamiento de datos OEM

Se transmite un paquete de datos durante cada cuadro de transmisión de datos sincrónicos. El ciclo de transmisión comienza desde el primer borde que cae del reloj y se almacena el valor medido, y se calcula el valor de posición. Después de dos pulsos de reloj (2T), el dispositivo electrónico posterior envía el "valor de posición de transmisión del codificador" (con o sin información adicional).

Después de calcular el valor de posición absoluto (TCAL --- ver Fig. 2), el codificador comienza a transferir datos desde el bit de inicio a la electrónica posterior. Los bits de error posteriores F1 y F2 (que solo existen en el comando endat2.2) son para todas las funciones de monitoreo y señales de grupo de los servicios de monitoreo de fallas, su generación es independiente entre sí y se usa para indicar una falla del codificador que puede dar lugar a incorrectos Información sobre la ubicación. La causa exacta de la falla se almacena en el área de memoria "operativa" y se puede consultar mediante dispositivos electrónicos posteriores.

Desde el bit más bajo, se transmite el valor de posición absoluta y la longitud de los datos está determinada por el tipo de codificador utilizado. El número de pulsos de reloj necesarios para transmitir el valor de posición se almacena en los parámetros del fabricante del codificador. La transmisión de datos de valor de posición termina con un código de verificación de redundancia cíclica.

Fig. 2 Transmisión del valor de posición sin información adicional

Si el valor de posición tiene información adicional, inmediatamente después del valor de posición es información adicional 1 y 2, también terminan con un CCR. El contenido de la información adicional está determinado por la dirección seleccionada del área de memoria y luego se transmite en el período de muestreo posterior. Esta información se transmite durante las transmisiones posteriores hasta que se selecciona un nuevo área de memoria. Al final de la palabra de datos, la señal del reloj debe establecerse alta. Después de 10US a 30US o 1.25US a 3.75US (TIME DE RECUPERACIÓN DE RECUPERACIÓN PROGRAMABLE ENDAT2.2 TM), la línea de datos se remonta a baja y luego la nueva transferencia de datos puede comenzar con la nueva señal de reloj.

Figura 3 Transmisión de ubicación con información de archivo adjunto

Al mismo tiempo, el codificador proporciona diferentes áreas de memoria para los parámetros, que pueden ser leídos mediante dispositivos electrónicos posteriores. Estas áreas pueden ser escritas por el fabricante del codificador, el fabricante OEM o incluso el usuario final. Algunas áreas específicas se pueden escribir protegidas. Diferentes series de codificadores admiten diferentes áreas de almacenamiento OEM y diferentes rangos de direcciones. Por lo tanto, cada codificador debe leer la información de asignación del área de memoria OEM. Por esta razón, los circuitos electrónicos posteriores deben programarse en función de las direcciones relativas y no pueden usar direcciones absolutas.

Tres interfaz de Endat seguimiento del diseño del circuito de dispositivos electrónicos

El usuario puede diseñar el circuito de interfaz para recopilar y procesar los datos de acuerdo con el protocolo de interfaz de Endat y las características eléctricas del circuito. Al mismo tiempo, Heidenhain también proporciona un chip de procesamiento de datos específico para el usuario. Si el usuario diseña el circuito por sí mismo, se deben seguir las características eléctricas de la interfaz ENDAT, y el protocolo de la interfaz ENDAT debe dominarse para garantizar que los requisitos de tiempo y el formato del marco de datos del protocolo se sigan estrictamente. Si se utiliza el chip de procesamiento de datos proporcionado por Heidenhain, el diseño se puede simplificar. El usuario solo necesita configurar el registro del FPGA y enviar la instrucción de acuerdo con el formato de instrucción aceptable por el chip, para que se puedan obtener los datos deseados.

Siguiendo los elementos de transceptor estándar RS-485 (señal diferencial), los datos (valores de posición y parámetros) pueden transmitirse bidireccionalmente entre el codificador y los dispositivos electrónicos posteriores bajo la excitación de un reloj sincrónico emitido por un dispositivo electrónico posterior.

Cuatro macros de software FPGA+

El socio de Hezehan, Mazet, proporciona Macros de software de Endat para la serie Virtex y Spartan de Xilinx y la serie Acex y Cyclone de Altera. Según los requisitos del cliente, Mazet también puede proporcionar núcleos blandos personalizados. El núcleo suave implementa todas las funciones de la interfaz Endat. El usuario puede realizar transmisión de datos de 8 o 16 bits con el microcontrolador a través de la línea de dirección de 6 bits y la línea de datos de 16 bits. El siguiente es el diagrama del módulo y el diseño de circuito de FPGA.

Figura 4 Diagrama del módulo FPGA

Figura 5 Diagrama del módulo de conexión del circuito y codificador posterior

Cinco conclusiones

La interfaz ENDAT de Heidenhain se ha utilizado ampliamente en muchas industrias, y ahora se ha actualizado a un nuevo nivel. La frecuencia del reloj de la interfaz Bidireccional Endat 2.2 ahora se ha incrementado a 16 MHz para cumplir con el impulso directo de estas aplicaciones de alto rendimiento dinámico, especialmente en la industria electrónica. El aumento de la frecuencia del reloj de 8 MHz a 16 MHz no solo reducirá en gran medida la posición de lectura. El tiempo requerido para la información también puede acortar significativamente el ciclo del bucle de control. Al mismo tiempo, el diseño del sistema simple y económico proporciona a los clientes una conveniencia, funciones y versatilidad potentes, y conceptos de diseño de seguridad con visión de futuro para guiar el desarrollo continuo de la tecnología de control de codificación.

referencias

[1] Endat posición codificador interfaz digital bidireccional Hoja de datos Heidenhain

[2] Tecnología de control de alta seguridad Información técnica de Heidenhain

[3] Interfaz de Endat Manual técnico de Heidenhain Información técnica