絕對位置測量系統(tǒng)的高速接口

圖3：可通過后繼電路讀寫的存儲(chǔ)區(qū)作為一個(gè)選項(xiàng)，可以附加傳送幅值為1VPP 的正弦增量信號。電纜最長為150 米。連續(xù)數(shù)據(jù)傳送的最大時(shí)鐘頻率為2MHz。

自動(dòng)的參數(shù)設(shè)置

編碼器參數(shù)包含反應(yīng)編碼器的特定信息，如：編碼器類型（單轉(zhuǎn)、多轉(zhuǎn)、線性）、每轉(zhuǎn)測量步距或分辨率?，F(xiàn)在，通常是人工通過控制面板或計(jì)算機(jī)手工輸入這些參數(shù)。當(dāng)然，這種方法要耗費(fèi)時(shí)間并容易導(dǎo)致錯(cuò)誤。帶有Endat 接口的編碼通過編碼器制造商將編碼器所有參數(shù)存儲(chǔ)于一個(gè)單獨(dú)的存儲(chǔ)區(qū)。這樣，就可讀出參數(shù)和自動(dòng)輸入?yún)?shù)。

通過維護(hù)及維修人員，編碼器可以存儲(chǔ)兩個(gè)單獨(dú)的字，每一個(gè)16 位，用來描述導(dǎo)致編碼器故障或長時(shí)間超出公差范圍的原因。這些字用來區(qū)別報(bào)警或警告。當(dāng)出現(xiàn)可能導(dǎo)致編碼器輸出不正確位置值的故障時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警。舉例來說，如果電源電壓太低、光源故障或掃描信號的振幅太低等都會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。

警告僅在超出某些編碼器內(nèi)部的公差極限值時(shí)顯示。包括最大的電氣允許速度、允許的操作溫度及來自于光源控制響應(yīng)的終止等。

警告不需要顯示已經(jīng)傳送的不正確的位置值。只是在必要時(shí)要做一些預(yù)防性的維護(hù)，因此減少了昂貴的系統(tǒng)的空閑時(shí)間。

安全監(jiān)控的支持

為了減少成本，機(jī)床和系統(tǒng)制造商希望取消限位開關(guān)。為了系統(tǒng)的安全性，通常需要使用兩個(gè)位置編碼器。一些機(jī)床制造商希望僅使用一個(gè)可在靜止和相應(yīng)的高速時(shí)都能提供“安全的”位置值的位置編碼器。多轉(zhuǎn)的絕對式編碼器即是實(shí)現(xiàn)這一要求的一個(gè)案例?；驹O(shè)計(jì)原理是該編碼器上有一組刻線盤，其中一些刻度盤與機(jī)械齒輪組相連。掃描單獨(dú)的刻度盤便可以直接通過輸入選通門陣列獲得邏輯數(shù)字位置值。邏輯選通門避免了各齒輪級之間的不可消除的游隙。位置值通過線性驅(qū)動(dòng)器傳輸?shù)胶罄m(xù)電子設(shè)備。在一連串的元件中任何一個(gè)發(fā)生故障均能監(jiān)測出來。

通過一個(gè)多轉(zhuǎn)的絕對值編碼器的例子來說明如何實(shí)現(xiàn)。

可監(jiān)控的功能可分為三組：

光源
選通門陣列輸入端觸發(fā)，選通門陣列和線行驅(qū)動(dòng)器的輸出寄存器變化。
選通陣列

通過閉環(huán)控制監(jiān)測光源，在允許的控制范圍內(nèi)如果光源未保持則會(huì)產(chǎn)生出錯(cuò)信息（圖 4）。對編碼器來說，為了監(jiān)測選通門陣列的輸入端施密特觸發(fā)，選通門的輸出寄存器移位和線性驅(qū)動(dòng)器，輸出信號端有一定變化的測試電壓施加于施密特觸發(fā)處。如果輸出信號的光電池信號源超出變化極限，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生出錯(cuò)信息。

圖4：絕對旋轉(zhuǎn)編碼器的安全方法由于絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器最高轉(zhuǎn)速可達(dá)12000rpm，必須有快速的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。在這樣的時(shí)間條件下，對于靜態(tài)的編碼器目前還不能滿足上述的反應(yīng)速度。 然而，這種功能還是可以實(shí)現(xiàn)的：通過冗余監(jiān)控檢測在高速時(shí)通過串行接口傳送的絕對位置值、單獨(dú)的正弦增量信號及動(dòng)態(tài)的代碼是否一致。如果掃描信號的位置超出了規(guī)定的公差帶，動(dòng)態(tài)代碼將輸出一個(gè)錯(cuò)誤信息。

公差受齒輪運(yùn)動(dòng)及通過光電池放大的相位角度差影響。由于這些偏差，絕對位置值將不能達(dá)到± 1 LSB（最小有效位）的精度。

為了在高轉(zhuǎn)速下接收正確的絕對位置信息，編碼器除絕對位置值外還向后繼電路傳送相序相差90°的兩組增量信號。絕對位置值與增量位置值在其分別定義的“精度范圍”內(nèi)必須一致（如1500rpm 為± 1 LSB、最高允許速度為± 50 LSB）如果超出“精度范圍”，后繼電路將中斷輸出（圖5）。

圖5：冗余檢查技巧保證高的數(shù)據(jù)安全性