EMC兼容設(shè)計中電機位置編碼器接口的選擇

EMC兼容設(shè)計中電機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)討論了針對電機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，與一個絕對位置編碼器相連接的主要標準。更進一步的接口標準包括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)動廠商專門指定的標準，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，以及更多其它標準。在這個博客系列中，我們只涉及了EnDat、BiSS和HIPERFACE。在這篇博文中，我將總結(jié)所有這些標準，并且與讀者分享一個EMC兼容設(shè)計，這個設(shè)計能夠支持你在工業(yè)驅(qū)動應(yīng)用中所使用的任何標準。

表1中的內(nèi)容試圖匯總所有這些編碼器接口標準的技術(shù)規(guī)格，從物理層(PHY)和電源電壓方面對這3個標準進行了比較（EnDat2.2，HIPERFACEDSL和BiSS）。圖1是最大時鐘頻率與電纜長度之間關(guān)系的概覽。表1：EnDat2.2、BiSS和HIPERFACEDSL接口圖1：最大時鐘頻率與電纜長度技術(shù)規(guī)格（0至100m）之間的關(guān)系表2中列出了針對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個標準的電源的基本技術(shù)規(guī)格。表3顯示了針對同樣內(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位置編碼器接口的解決方案到絕對位置編碼器的通用數(shù)字接口參考設(shè)計(TIDA-00179)

執(zhí)行一個電磁兼容性(EMC)兼容的通用數(shù)字接口；這個接口與EnDat2.2、BiSS或HIPERFACEDSL等絕對位置編碼器相連接。這個TIDesigns參考設(shè)計的主要構(gòu)造塊為：一個雙向四線制RS-485接口和通過RS-485供電的兩線制雙向RS-485接口。一個選擇有源編碼器接口的復用器或解復用器。具有可編程輸出電壓和過壓、過流以及短路保護功能的編碼器電源。一個與主機處理器相連，以運行相應(yīng)的編碼器標準協(xié)議的3.3V數(shù)字接口。這個運行相應(yīng)編碼器主控協(xié)議的主機處理器不屬于這個設(shè)計。圖2顯示的是一個通用數(shù)字接口模塊的經(jīng)簡化系統(tǒng)方框圖。作為一個工業(yè)驅(qū)動的子系統(tǒng)，此模塊與絕對位置編碼器相連，淺綠色方框內(nèi)是其參考設(shè)計。圖2：具有到絕對位置編碼器的通用數(shù)字接口的工業(yè)驅(qū)動這個設(shè)計由工業(yè)標準24V電源供電，并且特有一個15V至60V的寬輸入電壓范圍。一個具有3.3V邏輯I/O信號的連接器可以實現(xiàn)到Sitara?AM437x或C2000?微控制器單元(MCU)等主機處理器的直接對接，以運行相應(yīng)的編碼器主控協(xié)議。C2000MCU提供DesignDRIVE開發(fā)平臺，以及TIDM-SERVODRIVE；TIDM-SERVODRIVE可被調(diào)整為與一個主機端口接口和TIDA-00179相連接。這個設(shè)計使得主機處理器能夠激活四線制RS-485物理接口，使之與一個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，這個受保護編碼器電源特有一個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EnDat2.2、BiSS和HIPERFACEDSL編碼器標準等總體電源技術(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SubD-15連接器或一個10引腳排針，將絕對位置編碼器與參考設(shè)計相連。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EnDat2.2和BiSS位置編碼器的共用引腳。這個設(shè)計支持的電纜長度長達100m。要獲得相關(guān)電纜技術(shù)規(guī)格，請參見相應(yīng)的編碼器廠商建議。此設(shè)計已經(jīng)過抗靜電放電(ESD)、電氣快速瞬變(EFT)、浪涌和傳導射頻(RF)的EMC測試，測試等級符合IEC61800-3中指定的等級。TIDA-00179的運行需要一個硬件和一個軟件層。主機控制通常由FPGA執(zhí)行；這個設(shè)計使用AM437x主機處理器來運行所有這三個編碼器協(xié)議。與TIDA-00179硬件將針對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)，以實現(xiàn)與符合本博文中所討論的3個主要標準中的任何一個標準的編碼器相對接。TISitaraAM437x使用并聯(lián)的工業(yè)以太網(wǎng)提供針對單芯片驅(qū)動和模塊化架構(gòu)的集成解決方案。它為現(xiàn)有的FPGAIP內(nèi)核提供一個寄存器兼容實現(xiàn)方式。可實現(xiàn)與驅(qū)動應(yīng)用的內(nèi)部和外部同步，而主機CPU無需運行其中任何一個主控協(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)了與電機位置編碼器的EMC兼容接口設(shè)計相關(guān)的博文系列。其它資源查看這個針對通用數(shù)字接口的TI