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關于EnDat接口編碼器數據采集設計的詳細剖析

時間:2019-01-14 13:30:26來源:不詳 作者:admin 點擊:
一概述絕對式編碼器利用自然二進制、循環二進制(格雷碼)或PRC碼對碼盤上的物理刻線進行光電轉換,將連接軸的轉動角度量轉換成相應的電脈沖序列并以數字量輸出。它具有體積

一概述

絕對式編碼器利用自然二進制、循環二進制(格雷碼)或PRC碼對碼盤上的物理刻線進行光電轉換,將連接軸的轉動角度量轉換成相應的電脈沖序列并以數字量輸出。它具有體積小、精度高、接口數字化及絕對定位等優點,被廣泛應用于雷達、轉臺、機器人、數控機床和高精度伺服系統等諸多領域。絕對式編碼器的數據輸出以同步串行輸出為主,EnDat接口是海德漢專為編碼器設計的數字式、全雙工同步串行接口。它不僅能為增量式和絕對式編碼器傳輸位置值,同時也夠傳輸或更新存儲在編碼器中的信息,或保存新的信息。由于使用了串行傳輸方式,所以只需四條信號線,在后續電子設備的時鐘激勵下,數據信息被同步傳輸。數據類型(位置值、參數、診斷信息等)由后續電子設備發送給編碼器的模式指令選擇決定。

二EnDat接口介紹

1.EnDat接口的特點

★高性能低成本:通用的接口適用于所有的增量和絕對式編碼器,更經濟的電能消耗,小的尺寸和緊湊的連接方式,快速系統配置,零點可根據偏置值浮動。

★更好的信號質量:編碼器內部特別的優化提高了系統精度,為數控系統提供更好的輪廓精度。

★更好的實用性:自動系統配置功能;數字信號提高了系統的可靠性;監控與診斷信息有利于系統的安全;冗余碼校驗有利于可靠的信號傳輸。

★提高了系統的安全性:兩個獨立的位置信息及錯誤信息位,數據的校驗和及應答。

★適用于先進的技術發展:(高的分辨率、短的控制周期,最快16M時鐘,安全設計理念)適用于直接驅動技術。

關于EnDat接口編碼器數據采集設計的詳細剖析

圖1EnDat接口編碼器數據采集原理圖

2.EnDat2.2編碼器性能的提高

★傳輸位置值與附加信息可同時傳輸:附加信息的類型可通過存儲地址選擇碼選擇。

★編碼器數據存儲區域包括編碼器制造商參數、OEM廠商參數、運行參數、運行狀態,便于系統實現參數配置。

★EnDat2.2編碼器實現了全數字傳輸,增量信號的處理在編碼器內部完成(內置14Bit細分),提高了信號傳輸的質量和可靠性,可實現更高的分辨率。

★監控和診斷功能,報警條件包括:光源失效、信號幅值不足、位置計算錯誤、運行電壓太低或太高、電流消耗太大等;當編碼器的一些極限值被接近或超過時提供警告信號。

★更寬的電壓范圍(3.6~14V)和傳輸速率(16M)。

3.時序和OEM數據存儲

在每一幀同步數據傳輸時一個數據包被發送,傳輸循環從時鐘的第一個下降沿開始測量值被保存,計算位置值。在兩個時鐘脈沖(2T)后,后續電子設備發送模式指令“編碼器傳輸位置值”(帶或不帶附加信息)。

在計算出了絕對位置值后(tcal——-見圖2),從起始位開始編碼器向后續電子設備傳輸數據,后續的錯誤位F1和F2(只存在于EnDat2.2指令中)是為所有的監控功能和故障監控服務的群組信號,他們的生成相互獨立,用來表示可能導致不正確位置信息的編碼器故障。導致故障的確切原因保存在“運行狀態”存儲區,可以被后續電子設備查詢。

從最低位開始,絕對位置值被傳輸,數據的長度由使用的編碼器類型決定。傳輸位置值所需的時鐘脈沖數保存在編碼器制造商的參數中。位置值數據的傳輸以循環冗余檢測碼結束。

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圖2無附加信息的位置值傳輸

位置值如果帶附加信息,緊接在位置值后的是附加信息1和2,他們也各以一個CRC結束。附加信息的內容由存儲區的選擇地址決定,然后在后面的采樣周期里被傳輸。在后續的傳輸中一直傳輸該信息,直到新的存儲區被選擇。在數據字的結尾,時鐘信號必須置高電平。10us到30us或1.25us到3.75us(EnDat2.2可編程的恢復時間tm)后,數據線回到低電平,然后,新的數據傳輸可在新的時鐘信號下開始。

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圖3帶附件信息的位置傳輸

同時,編碼器為參數提供了不同的存儲區,它們可以被后續電子設備讀取,這些區域可以被編碼器制造商、OEM廠商甚至最終用戶寫入。一些特定的區域是可以被寫保護的。不同系列的編碼器支持不同的OEM存儲區和不同的地址范圍。因此,每一個編碼器必須讀取OEM存儲區的分配信息。基于此原因,后續電子電路應基于相對地址編程,而不能使用絕對地址。

三EnDat接口后續電子設備的電路設計方案

使用者可以根據EnDat接口協議和電路電氣特性自行設計接口電路進行數據采集與處理,同時海德漢也提供了特定的數據處理芯片供用戶選擇。如果用戶自行設計電路,需遵循EnDat接口的電氣特性,并需要掌握EnDat接口的協議,保證嚴格遵循協議的時序要求和數據幀格式。而如果采用海德漢提供的數據處理芯片,則可以簡化設計,用戶只需配置FPGA的寄存器,按照芯片可接受的指令格式發送指令,就可獲得需要的數據。w w w . d z i u u . c o m

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