絕對位置測量系統的高速接口

圖3：可通過(guò)后繼電路讀寫(xiě)的存儲區作為一個(gè)選項，可以附加傳送幅值為1VPP 的正弦增量信號。電纜最長(cháng)為150 米。連續數據傳送的最大時(shí)鐘頻率為2MHz。

自動(dòng)的參數設置

編碼器參數包含反應編碼器的特定信息，如：編碼器類(lèi)型（單轉、多轉、線(xiàn)性）、每轉測量步距或分辨率?，F在，通常是人工通過(guò)控制面板或計算機手工輸入這些參數。當然，這種方法要耗費時(shí)間并容易導致錯誤。帶有Endat 接口的編碼通過(guò)編碼器制造商將編碼器所有參數存儲于一個(gè)單獨的存儲區。這樣，就可讀出參數和自動(dòng)輸入參數。

通過(guò)維護及維修人員，編碼器可以存儲兩個(gè)單獨的字，每一個(gè)16 位，用來(lái)描述導致編碼器故障或長(cháng)時(shí)間超出公差范圍的原因。這些字用來(lái)區別報警或警告。當出現可能導致編碼器輸出不正確位置值的故障時(shí)，產(chǎn)生報警。舉例來(lái)說(shuō)，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)生報警。

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

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)要做一些預防性的維護，因此減少了昂貴的系統的空閑時(shí)間。

安全監控的支持

為了減少成本，機床和系統制造商希望取消限位開(kāi)關(guān)。為了系統的安全性，通常需要使用兩個(gè)位置編碼器。一些機床制造商希望僅使用一個(gè)可在靜止和相應的高速時(shí)都能提供“安全的”位置值的位置編碼器。多轉的絕對式編碼器即是實(shí)現這一要求的一個(gè)案例?；驹O計原理是該編碼器上有一組刻線(xiàn)盤(pán)，其中一些刻度盤(pán)與機械齒輪組相連。掃描單獨的刻度盤(pán)便可以直接通過(guò)輸入選通門(mén)陣列獲得邏輯數字位置值。邏輯選通門(mén)避免了各齒輪級之間的不可消除的游隙。位置值通過(guò)線(xiàn)性驅動(dòng)器傳輸到后續電子設備。在一連串的元件中任何一個(gè)發(fā)生故障均能監測出來(lái)。

通過(guò)一個(gè)多轉的絕對值編碼器的例子來(lái)說(shuō)明如何實(shí)現。

可監控的功能可分為三組：

光源
選通門(mén)陣列輸入端觸發(fā)，選通門(mén)陣列和線(xiàn)行驅動(dòng)器的輸出寄存器變化。
選通陣列

通過(guò)閉環(huán)控制監測光源，在允許的控制范圍內如果光源未保持則會(huì )產(chǎn)生出錯信息（圖 4）。對編碼器來(lái)說(shuō)，為了監測選通門(mén)陣列的輸入端施密特觸發(fā)，選通門(mén)的輸出寄存器移位和線(xiàn)性驅動(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，系統會(huì )產(chǎn)生出錯信息。

圖4：絕對旋轉編碼器的安全方法由于絕對值旋轉編碼器最高轉速可達12000rpm，必須有快速的動(dòng)態(tài)監控。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(mǎn)足上述的反應速度。 然而，這種功能還是可以實(shí)現的：通過(guò)冗余監控檢測在高速時(shí)通過(guò)串行接口傳送的絕對位置值、單獨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定的公差帶，動(dòng)態(tài)代碼將輸出一個(gè)錯誤信息。

公差受齒輪運動(dòng)及通過(guò)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到± 1 LSB（最小有效位）的精度。

為了在高轉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據安全性