EMC兼容設(shè)計(jì)中電機(jī)位置編碼器接口的選擇

EMC兼容設(shè)計(jì)中電機(jī)位置編碼器接口的選擇在本系列中，到目前為止，我們已經(jīng)討論了針對(duì)電機(jī)位置編碼器的不同數(shù)字接口選擇，其中包括EnDat2.2雙向/串行/同步(BiSS)和HIPERFACEDSL。這些是使用基于RS-485或RS-422的串行數(shù)字接口，與一個(gè)絕對(duì)位置編碼器相連接的主要標(biāo)準(zhǔn)。更進(jìn)一步的接口標(biāo)準(zhǔn)包括Profibus分散式外設(shè)(DP)和Profibus輸入/輸出(I/O)，以及控制器局域網(wǎng)(CAN)或基于以太網(wǎng)的接口。還有專有的、驅(qū)動(dòng)廠商專門指定的標(biāo)準(zhǔn)，諸如西門子公司的DRIVE-CLiQ、Fanuc串行接口、三菱公司的高速串行接口，以及更多其它標(biāo)準(zhǔn)。在這個(gè)博客系列中，我們只涉及了EnDat、BiSS和HIPERFACE。在這篇博文中，我將總結(jié)所有這些標(biāo)準(zhǔn)，并且與讀者分享一個(gè)EMC兼容設(shè)計(jì)，這個(gè)設(shè)計(jì)能夠支持你在工業(yè)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中所使用的任何標(biāo)準(zhǔn)。

表1中的內(nèi)容試圖匯總所有這些編碼器接口標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)格，從物理層(PHY)和電源電壓方面對(duì)這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較（EnDat2.2，HIPERFACEDSL和BiSS）。圖1是最大時(shí)鐘頻率與電纜長(zhǎng)度之間關(guān)系的概覽。表1：EnDat2.2、BiSS和HIPERFACEDSL接口圖1：最大時(shí)鐘頻率與電纜長(zhǎng)度技術(shù)規(guī)格（0至100m）之間的關(guān)系表2中列出了針對(duì)RS-422/RS-485收發(fā)器的基本技術(shù)規(guī)格，以及那些適用于表1中提及的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電源的基本技術(shù)規(guī)格。表3顯示了針對(duì)同樣內(nèi)容的電源技術(shù)規(guī)格。表2：收發(fā)器要求表3：編碼器電源要求一款用于絕對(duì)位置編碼器接口的解決方案到絕對(duì)位置編碼器的通用數(shù)字接口參考設(shè)計(jì)(TIDA-00179)

執(zhí)行一個(gè)電磁兼容性(EMC)兼容的通用數(shù)字接口；這個(gè)接口與EnDat2.2、BiSS或HIPERFACEDSL等絕對(duì)位置編碼器相連接。這個(gè)TIDesigns參考設(shè)計(jì)的主要構(gòu)造塊為：一個(gè)雙向四線制RS-485接口和通過RS-485供電的兩線制雙向RS-485接口。一個(gè)選擇有源編碼器接口的復(fù)用器或解復(fù)用器。具有可編程輸出電壓和過壓、過流以及短路保護(hù)功能的編碼器電源。一個(gè)與主機(jī)處理器相連，以運(yùn)行相應(yīng)的編碼器標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的3.3V數(shù)字接口。這個(gè)運(yùn)行相應(yīng)編碼器主控協(xié)議的主機(jī)處理器不屬于這個(gè)設(shè)計(jì)。圖2顯示的是一個(gè)通用數(shù)字接口模塊的經(jīng)簡(jiǎn)化系統(tǒng)方框圖。作為一個(gè)工業(yè)驅(qū)動(dòng)的子系統(tǒng)，此模塊與絕對(duì)位置編碼器相連，淺綠色方框內(nèi)是其參考設(shè)計(jì)。圖2：具有到絕對(duì)位置編碼器的通用數(shù)字接口的工業(yè)驅(qū)動(dòng)這個(gè)設(shè)計(jì)由工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)24V電源供電，并且特有一個(gè)15V至60V的寬輸入電壓范圍。一個(gè)具有3.3V邏輯I/O信號(hào)的連接器可以實(shí)現(xiàn)到Sitara?AM437x或C2000?微控制器單元(MCU)等主機(jī)處理器的直接對(duì)接，以運(yùn)行相應(yīng)的編碼器主控協(xié)議。C2000MCU提供DesignDRIVE開發(fā)平臺(tái)，以及TIDM-SERVODRIVE；TIDM-SERVODRIVE可被調(diào)整為與一個(gè)主機(jī)端口接口和TIDA-00179相連接。這個(gè)設(shè)計(jì)使得主機(jī)處理器能夠激活四線制RS-485物理接口，使之與一個(gè)EnDat2.2或BiSS編碼器相連，或者激活支持RS-485供電的兩線制RS-485接口，使之與一個(gè)HIPERFACEDSL編碼器相連。為了滿足所選擇的編碼器電源范圍和技術(shù)規(guī)格的需要，這個(gè)受保護(hù)編碼器電源特有一個(gè)5.25V或11V的可編程輸出電壓。我們選擇了電壓，連同電壓紋波和輸出電流，以確保與針對(duì)EnDat2.2、BiSS和HIPERFACEDSL編碼器標(biāo)準(zhǔn)等總體電源技術(shù)規(guī)格的兼容性。編碼器電源還具有短路保護(hù)功能，而過壓閥值用故障反饋與所選輸出電壓相匹配。你可以通過一個(gè)SubD-15連接器或一個(gè)10引腳排針，將絕對(duì)位置編碼器與參考設(shè)計(jì)相連。此連接器具有專門用于連接兩線制HIPERFACEDSL編碼器的引腳，其中包括RS-485供電，以及針對(duì)EnDat2.2和BiSS位置編碼器的共用引腳。這個(gè)設(shè)計(jì)支持的電纜長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)100m。要獲得相關(guān)電纜技術(shù)規(guī)格，請(qǐng)參見相應(yīng)的編碼器廠商建議。此設(shè)計(jì)已經(jīng)過抗靜電放電(ESD)、電氣快速瞬變(EFT)、浪涌和傳導(dǎo)射頻(RF)的EMC測(cè)試，測(cè)試等級(jí)符合IEC61800-3中指定的等級(jí)。TIDA-00179的運(yùn)行需要一個(gè)硬件和一個(gè)軟件層。主機(jī)控制通常由FPGA執(zhí)行；這個(gè)設(shè)計(jì)使用AM437x主機(jī)處理器來(lái)運(yùn)行所有這三個(gè)編碼器協(xié)議。與TIDA-00179硬件將針對(duì)EnDat2.2(TIDA-00172)、BiSSC(TIDA-00175)和HIPERFACEDSL(TIDA-00177)組合在一起相類似，與AM437x一起提供的全新軟件將與它們相關(guān)的3款軟件組合在一起--TIDEP0050(EnDat2.2)、TIDEP0022(BiSSC)和TIDEP0035(HiperfaceDSL)，以實(shí)現(xiàn)與符合本博文中所討論的3個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)中的任何一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的編碼器相對(duì)接。TISitaraAM437x使用并聯(lián)的工業(yè)以太網(wǎng)提供針對(duì)單芯片驅(qū)動(dòng)和模塊化架構(gòu)的集成解決方案。它為現(xiàn)有的FPGAIP內(nèi)核提供一個(gè)寄存器兼容實(shí)現(xiàn)方式?？蓪?shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的內(nèi)部和外部同步，而主機(jī)CPU無(wú)需運(yùn)行其中任何一個(gè)主控協(xié)議。圖3：SPS上的多協(xié)議位置編碼器演示這篇博文總結(jié)了與電機(jī)位置編碼器的EMC兼容接口設(shè)計(jì)相關(guān)的博文系列。其它資源查看這個(gè)針對(duì)通用數(shù)字接口的TI