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针对电 机位置编码器的不同数字接口选择

文章出处:德伍拓 责任编辑:admin 人气:21 发表时间:2019-04-25 16:24 【   

在本系列中,到目前为止,我们已 经讨论了针对电机位置编码器的不同数字接口选择,其中包括EnDat 2.2双向/串行/同步 (BiSS) HIPERFACEDSL

这些是使用基于RS-485RS-422的串行数字接口,与一个绝对位置编码器相连接的主要标准。更进一 步的接口标准包括Profibus分散式外设(DP)Profibus输入/输出 (I/O),以及控制器局域网 (CAN) 或基于以太网的接口。还有专有的、驱动厂 商专门指定的标准。在这个博客系列中,我们只涉及了EnDatBiSSHIPERFACE。在这篇博文中,我将总 结所有这些标准,并且与读者分享一个EMC兼容设计,这个设 计能够支持你在工业驱动应用中所使用的任何标准。

1中的内 容试图汇总所有这些编码器接口标准的技术规格,从物理层(PHY)和电源电压方面对这3个标准进行了比较(EnDat 2.2HIPERFACE DSLBiSS)。图1是最大 时钟频率与电缆长度之间关系的概览。


1EnDat2.2BiSSHIPERFACEDSL接口


1:最大时 钟频率与电缆长度技术规格(0100m)之间的关系

2中列出了针对RS-422/RS-485收发器 的基本技术规格,以及那些适用于表1中提及的3个标准 的电源的基本技术规格。表3显示了 针对同样内容的电源技术规格。


2:收发器要求


3编码器电源要求

一款用于绝对位置编码器接口的解决方案

到绝对位置编码器的通用 数字接口参考设计(TIDA-00179)执行一个电磁兼容性(EMC)兼容的通用数字接口;这个接口与EnDat2.2BiSSHIPERFACEDSL等绝对位置编码器相连接。

这个TIDesigns参考设 计的主要构造块为:

一个双向四线制RS-485接口和通过RS-485供电的两线制双向RS-485接口。

一个选择有源编码器接口的 复用器或解复用器。

具有可 编程输出电压和过压、过流以 及短路保护功能的编码器电源。

一个与 主机处理器相连,以运行相应的编码器标准协议的3.3V数字接口。

这个运行相应编码器主控协 议的主机处理器不属于这个设计。

2显示的 是一个通用数字接口模块的经简化系统方框图。作为一 个工业驱动的子系统,此模块与绝对位置编码器相连,浅绿色 方框内是其参考设计。


2:具有到绝对位置编码器的通用 数字接口的工业驱动

这个设计由工业标准24V电源供电,并且特有一个15V60V的宽输入电压范围。一个具有3.3V逻辑I/O信号的 连接器可以实现到Sitara?? AM437xC2000微控制器单元(MCU)等主机 处理器的直接对接,以运行相应的编码器主控协议。C2000 MCU提供DesignDRIVE开发平台,以及TIDM-SERVODRIVETIDM-SERVODRIVE可被调 整为与一个主机端口接口和TIDA-00179相连接。这个设 计使得主机处理器能够激活四线制RS-485物理接口,使之与一个EnDat 2.2BiSS编码器相连,或者激活支持RS-485供电的两线制RS-485接口,使之与一个HIPERFACE DSL编码器相连。

为了满足所选择的编码器电源范 围和技术规格的需要,这个受保护编码器电源特有一个5.25V11V的可编程输出电压。我们选择了电压,连同电 压纹波和输出电流,以确保与针对EnDat2.2BiSSHIPERFACE DSL编码器标准等 总体电源技术规格的兼容性。编码器电源还 具有短路保护功能,而过压 阀值用故障反馈与所选输出电压相匹配。

你可以通过一个SubD-15连接器或一个10引脚排针,将绝对位置编码器与参考设计相连。此连接 器具有专门用于连接两线制HIPERFACE DSL编码器的引脚,其中包括RS-485供电,以及针对EnDat2.2BiSS位置编码器的共用引脚。这个设 计支持的电缆长度长达100m。要获得 相关电缆技术规格,请参见相应的编码器厂商建议。

此设计 已经过抗静电放电 (ESD)、电气快速瞬变(EFT)、浪涌和传导射频(RF)EMC测试,测试等级符合IEC 61800-3中指定的等级。

TIDA-00179的运行 需要一个硬件和一个软件层。主机控制通常由FPGA执行;这个设计使用AM437x主机处 理器来运行所有这三个编码器协议。

TIDA-00179硬件将针对EnDat2.2(TIDA-00172)BiSSC(TIDA-00175)HIPERFACEDSL(TIDA-00177)组合在一起相类似,与AM437x一起提 供的全新软件将与它们相关的3款软件组合在一起-- TIDEP0050(EnDat 2.2)TIDEP0022 (BiSS C)TIDEP0035(Hiperface DSL),以实现 与符合本博文中所讨论的3个主要 标准中的任何一个标准的编码器相对接。

TISitaraAM437x使用并 联的工业以太网提供针对单芯片驱动和模块化架构的集成解决方案。它为现有的FPGA IP内核提 供一个寄存器兼容实现方式。可实现 与驱动应用的内部和外部同步,而主机CPU无需运 行其中任何一个主控协议。


3SPS上的多协议位置编码器演示

这篇博 文总结了与电机位置编码器EMC兼容接 口设计相关的博文系列。

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