从伺服工作的基本原理来解析编码器信号处理的过程 点击:2185 | 回复:49



刘志斌

    
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发表于:2013-01-01 18:50:20
楼主

1、上面的是征提供的欧系某款驱动器的编码器信号处理框图;

2、我从伺服工作的基本原理来解析编码器信号处理的全过程;

1、这个图表示两种编码器:

1)方波的为光电编码器,有4条相同的、位置相差90°的刻线构成;

2)sin/cos为正、余弦编码器,有两条完全相同的N、S相间、位置相差90°的磁迹构成;

2、每个编码器都可以输出3种对称均匀的刻线数,举例说,1条刻线数是1024线,那么这个编码器它可以输出

1)1024线

2)2048线

3)4096线

3、其中4096=1024×4,是1条刻线数的4倍,或者说是4条刻线脉冲数的叠加;

4、这些都是真正的物理的检测刻线,或者说是“原始”的刻线,它才是编码器的解析度;

5、由于编码器输出的刻线数是三种,所以用户可以自由选择!

1、multiplication by hardware 是个硬件构成的乘法器;

2、脉冲信号通过它时,它可以把1个脉冲信号变成×2^n个脉冲信号,例如n取0、1.、2、3、4、5、……,就把1个脉冲信号变成1、2、4、8、16、64、……个脉冲信号。

3、乘法器把1个实际脉冲扩大×2^n倍,这×2^n个脉冲还是原来1个脉冲的位置,分辨率解析度还是原来的,例如1024×8=8192,解析度不是8192,还是1024;

4、所以把编码器输出的刻线脉冲数1024,用乘法器×8这样的电路获得的高脉冲数8192,其解析度还是1024;

5、我们把编码器1024、2048、4096叫刻线脉冲数,叫编码器的解析度,用硬件乘法器获得的8192不是编码器的解析度,是倍频扩大了的编码器的反馈脉冲串;

6、这个乘法器有什么用?它就是将编码器的物理脉冲数倍频扩大变成与指令脉冲系统等价的、需要的脉冲数,以满足位置脉冲的等价比较、等价计算的需要;

7、这里A、B信号互差90°,以判别正反转;

8、乘法器的用户配置参数是P0418(E),用于给定n的值;

9、在征的分析中,把4条刻线的×4,与乘法器的×2^n=4倍频混在一起是错误的,都是4但意义不同!

 

 

1、Free-running position counter随机自动运行的当前位置计数器;

2、这个计数器,就是把编码器的反馈脉冲按正、反转正、负脉冲代数和累计的计数器,读取计数器的脉冲数,表示的就是伺服当前的实际位置;

3、这个当前位置计数器,可以把输入的方波脉冲转化为尖峰锯齿波输出,波形变幻但是脉冲的个数不变,以适应与指令脉冲数计数器比较计数的脉冲波形的需要;

4、这个计数器也是32位,读数由最大2^31到最小0;

5、你想知道伺服当前运行中的位置,就可以监控这个计数器的读数;

 

 

1、这也是一个32位计数器;

2、这个计数器的脉冲数是用户输入设置的,脉冲数是伺服由起点到终点的位移指令脉冲

NO.of signal periods

3、在运行中,这个计数器显示的脉冲数是减小的,实时显示的脉冲数表示距离目标位置还有多少距离,简单说就是表示距离终点还有多远;

4、这个计数器的读数为零时,说明伺服已经运行到终点目标位置,要发停车指令停车!

5、在运行中,编码器的反馈脉冲经乘法器等价变换后,由当前位置计数器输出,进入指令脉冲计数器减计数端减计数,计数器脉冲数的不断减少,表明与目标位置越来越近;

 

1、Invert position actual value,转化当前位置值,就是将伺服当前运行的反馈脉冲与指令脉冲比较;

2、-1,就是减计数,就是当前位置计数器输出的等价反馈脉冲对指令脉冲计数器进行减计数;

3、P0410.1 是配置参数, 载调试时根据需要选择是否启用减计数。

 
 
 



刘志斌

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发表于:2013-01-07 10:00:28
21楼

7、就说这个边沿触发器,它能离开微分电路吗?

8、它绝对离不开微分电路,把这个边沿触发器的电路打开,你一定能找到微分电容、电阻的存在!

刘志斌

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发表于:2013-01-07 10:12:04
22楼

9、为什么能产生这种“微分电路”过时、把微分电路与现代集成处理器割裂、对立的这种意识?

10、是现代教育的缺失造成的,三岁小孩玩游戏,他认为游戏机可以当饭吃、当衣穿;

11、小孩子看见大人到取款机取钱那么容易,他就想,他长大了不用上班,只要有卡就能有用不完的钱!!!

刘志斌

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发表于:2013-01-07 10:59:14
23楼

12、只要是维修过电子电路的人都知道,集成块的各个脚外围的元件,就是各种特色电路的元件;

13、如果处理器集成电路要用到微分电路、积分电路、滤波电路、振荡电路、……,你一定会在相关脚找到相应的微分电容电阻、积分电容电阻、滤波元件、谐振子、……

14、如果集成电路出现故障,我们先要分析,是什么电路出了故障,然后去检测相应电路的脚的外围元件是否出了问题!

15、判断外围元件是好的,然后才能怀疑集成电路内部的故障!

16、从外围元件,我们就知道,现代强大的处理器,实际还是基本电路构成的,只是它把所有元件集成化处理的缘故!

刘志斌

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发表于:2013-01-07 11:17:57
24楼

如图,C就是微分电容,R就是积分电阻,这个单稳态电路就是靠R的微分尖峰脉冲触发反转的;

刘志斌

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发表于:2013-01-07 11:23:18
25楼

图中的电容C、电阻R就是微分电路的基本元件;

刘志斌

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发表于:2013-01-07 11:28:10
26楼

 

 

刘志斌

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发表于:2013-01-07 11:31:20
27楼

 

 

五代重歼

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发表于:2013-01-07 12:58:17
28楼

借用网上一张边沿触发器实验的图片,图中边沿触发器由JK触发器74LS73和或非门74LS02组成.

这个图片截取值TI公司的74LS73的数据手册,是JK触发器74LS73的内部框图,可以看到JK触发器是由基本逻辑电路组成.

基本逻辑电路就可以组成边沿触发器对方波进行边沿检测,哪里还用得着可以把方波经过RC微分电路处理得到尖脉冲再哪去计数?!这还是早些年的技术,现在用FPGA之类的可编程器件更方便.

再者说了CPU内部都是处理二进制信号,哪里会牵扯到尖脉冲哦!

五代重歼

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发表于:2013-01-07 13:13:30
29楼

我只是说以现在的技术直接就是处理方波信号,根本没有必要先把方波刻意变成尖脉冲再拿来计数.刘志斌你搬出这么一大堆东西想证明什么呢?是想证明现在的产品都是像你说的那样先微分得到尖脉冲再计数?还是想证明微分电路没有错而且还有用?

我只是说以现在的技术可以直接对方波计数,我没有否定微分电路的正确性和实用性,只不过在现代微处理器里不用了.

你发这些东西有什么用,你干嘛不把九九乘法表发上来呢!

刘志斌

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发表于:2013-01-07 13:17:44
30楼

1、看看这个触发器;

2、触发器的触发端必须有微分电路;

3、触发器的翻转是在方波的边沿发生的,如果没有微分电路,这个触发器是不能翻转的!

4、上边的逻辑门电路,都有触发端,触发端用什么脉冲触发,就必须有相应的电路来产生;

5、触发脉冲不是凭空而来的,是由电路产生的;

6、在逻辑电路中,我们只看到逻辑符号之间的连接关系,就好像方框图一样,没有电路元件;

7、方框图,不等于它的实际电路不需要这些电路与元件组成的脉冲电路;

刘志斌

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发表于:2013-01-07 13:27:37
31楼

点击查看原图

1、这是集成电路的内部电路图;

2、集成电路是对半导体元件以及可以集成的元件的集成,还有很多元件例如微分电容、电阻只能是其各个引脚的外围元件;

3、你只要打开设备的原理电路图,这些集成电路的内部图根本就看不见;

 

 

刘志斌

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发表于:2013-01-07 13:29:05
32楼

4、你只要打开设备的原理电路图,这些集成电路的内部图根本就看不见,你看到的恰恰是集成电路的外围元件;

 

刘志斌

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发表于:2013-01-07 13:44:21
33楼

 

1、大家看到了吧?!

2、这个触发器的触发脚外围接上了需要不断调整的微分电与电容!

五代重歼

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发表于:2013-01-07 14:02:46
34楼

28楼的基本逻辑电路 【图2.3.8】 ,【图2.3.9】,【图2.3.11】不是实际的电路?你给他方波他不能工作?

最基本的RS触发器都是由基本逻辑电路构成.

微分型单稳态触发器只是触发器中的一种,代表不了所有的触发器.

五代重歼

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发表于:2013-01-07 14:13:53
35楼

29楼说的很清楚了.

难道你是想说除了微分型单稳态触发器之外就没有办法对方波进行边沿检测?

ShowMotion

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发表于:2013-01-07 15:05:32
36楼

现在的可编程逻辑器件已经没有外围微分电容、电阻一说,就算有也是集成在LE里面了。

 

刘志斌

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发表于:2013-01-07 15:51:36
37楼

3、微分电路是处理边沿信号不可缺少、也无法替代的电路,这是我的观点;

五代重歼

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发表于:2013-01-07 15:58:54
38楼

回复内容:
对:刘志斌关于 1、大家看到了吧?!2、这个触发器的触发脚外围接上了需要不断调整的微分电组与电容!内容的回复:


这是microchip公司的DSC处理器手册对正交编码器接口(QEI)的描述,可以看到其理论上最大允许计数频率为10MHZ,就算打个折扣5MHZ,要对5MHZ以内的脉冲进行计数,按刘志斌的说法你还得不断的调整你所谓的微分电容和电阻参数(因为脉冲频率不固定)?

那你怎么知道该调到多少呢?电机在转着,你还能让电机你先别转等我调整好参数你再转!

ShowMotion

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发表于:2013-01-07 16:00:55
39楼
引用 刘志斌 的回复内容:3、微分电路是处理边沿信号不可缺少、也无法替代的电路,这是我的观点;

基本的组合逻辑和时序逻辑没变,万变不离其宗,但实现的方式已经千差万别了。

五代重歼

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发表于:2013-01-07 16:04:06
40楼

这是microchip处理器的正交编码器接口计数的处理时序


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