CAT Ausgangsschaltungen D_I.pdf - Nuova Elva

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AUSGANGSSIGNALE

SEGNALI DI USCITA

Inkrementelle Magnetsensoren erzeugen zwei

Rechteckimpulsfolgen, Kanal A und Kanal B, mit 90°

Phasenversatz und ein Nullsignal (Kanal I oder R) das mit

den Kanälen AB verknüpft ist. Komplementärsignale

(invertierte Signale) können zusätzlich erzeugt werden

und sind als /A, /B, /I oder /R dargestellt.

Der Abstand zwischen zwei Flanken der Signale A

und B entspricht einem Messschritt (Auflösung).

I sensori magnetici incrementali generano in uscita due

segnali A e B ad onda quadra sfasati di 90° elettrici e

un segnale di zero (I o R) in fase con A e B.

Per ogni segnale di uscita è possibile predisporre anche

del rispettivo segnale complementare (o invertito).

I segnali complementari sono indicati con /A, /B, /I o /R.

La distanza tra due fronti di segnale successivi tra A

e B corrisponde ad un passo di misura (risoluzione).

Sinus-Cosinus-Sensoren erzeugen zwei sinusförmige

Inkrementalsignale mit 90° Phasenversatz und einer

typischen Signalgröße von 1Vss (Spitze-Spitze).

Das digitale Index- oder Referenzsignal hat eine

Signalperiode von 1/4 Polbreite und TTL Pegel.

Die zusätzlichen Komplementärsignale (invertierte

Signale) werden von der Auswerteelektronik erzeugt

und sind als /sin, /cos /I oder /R dargestellt.

Sensori magnetici "sin/cos" generano in uscita due

segnali sinusoidali sfasati di 90° elettrici (seno e

coseno) con un ampiezza tipica di 1Vpp (picco-picco).

I segnali di Index o Reference sono di tipo digitale TTL

con durata pari ad 1/4 di polo.

Per ogni segnale d'uscita è presente anche il rispettivo

segnale complementare (o invertito).

Die Ausgangssignale der absoluten Magnetbandsensoren

entsprechen dem Standard SSI (Synchron serielles

Interface) mit rechtsbündigem 25 Bit Protokoll, oder

BiSS Schnittstelle.

Il segnale d'uscita fornito dai sensori assoluti è di tipo

SSI (Synchronous Serial Interface) con protocollo a 25

bit e allineamento LSB a destra, oppure interfaccia

BiSS.

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Die Fa. Lika behält sich das Recht zu Änderungen ohne Vorankündigung vor • La LIKA si riserva di apportare eventuali modifiche senza preavviso


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FLANKENABSTAND (ED)

DISTANZA DEI FRONTI (ED)

Auflösung (µm) / max. Geschwindigkeit (m/s)*

Risoluzione (µm) / Velocità di spostamento max (m/s).*

Kode ED Zählfreq.

Codice (µsec) Freq. cont. 0,5 1 2 5 10 25 50 100

(kHz)

H 0,3 3.333 1,7 3,3 6,7 16,7 25,0 25,0 25,0 25,0

J 0,5 2.000 1,0 2,0 4,0 10,0 20,0 25,0 25,0 25,0

A 1 1.000 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 25,0 25,0 25,0

B 2 500 0,3 0,5 1,0 2,5 5,0 12,5 25,0 25,0

C 4 250 0,1 0,3 0,5 1,3 2,5 6,3 12,5 25,0

D 8 125 0,1 0,1 0,3 0,6 1,3 3,1 6,3 12,5

E 16 62,5 0,0 0,1 0,1 0,3 0,6 1,6 3,1 6,3

F 32 31,3 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,8 1,6 3,1

*Theoretische Geschwindigkeit zwischen Sensor und Magnetband bzw. -ring. Zugelassene Verfahrgeschwindigkeit den Datenblättern entnehmen

Velocità teorica tra sensore e banda/anello. Verificare la velocità di spostamento consentita nelle caratteristiche tecniche di ogni singolo prodotto

AUSGANGSSCHALTUNGEN

CIRCUITI D’USCITA

Magnetsensoren sind mit verschiedenen

Ausgangsschaltungen lieferbar: Gegentakt (Push-Pull),

Line Driver, 1Vss sin/cos und serielle Schnittstelle SSI.

I sensori magnetici dispongono di diversi circuiti

d'uscita selezionabili in fase di ordine.

GEGENTAKT (PUSH-PULL / HTL)

Sensoren mit Push-Pull Ausgang haben generell eine

Betriebsspannung von 10 bis 30 Vdc (typischerweise 12

oder 24 Vdc).

Zur störsicheren Übertragung oder bei großen

Kabellängen sollten auch die Komplementärsignale

(AB0, /AB0) ausgewertet werden.

EMPFOHLENE EINGANGSSCHALTUNG

Optoisolierte Eingangsschaltung wie nach Zeichnung.

PUSH-PULL (HTL)

Sensori con circuito d'uscita Push-Pull sono generalmente

alimentati da 10 a 30 Vdc (tipicam.12 o 24 Vdc).

Per la trasmissione dei segnali su cavi lunghi oppure in

ambienti molto disturbati elettricamente si consiglia il

circuito Push-Pull con uscite complementari (AB0,

/AB0).

CIRCUITO D'INGRESSO CONSIGLIATO

Si consiglia un circuito d'ingresso con optoisolatori

come da schema.

Ausgang/Uscita

I out max

R out

V out low @ 30 Vdc, -30 mA

V out high @ 30 Vdc, 30 mA

Push-Pull (Y)

40 mA

≤ 30 Ω

≤ 0,5 Vdc

(V in - 1,25) Vdc

LINE DRIVER (RS422, TTL)

Sensoren mit Line Driver Ausgang haben generell eine

Betriebsspannung von 5 Vdc und sind zur

störungsfreien Signalübertragung geeignet. Bei

längeren Übertragungswegen sollten Sensoren mit 24

Vdc Betriebsspannung bevorzugt werden.

Ausgangsschaltungen mit Line Driver (nach RS422)

verfügen immer über Komplementärsignale.

EMPFOHLENE EINGANGSSCHALTUNG

Eingangsschaltung mit Differenzleitungsempfänger

(z.B. 26LS32AM, MC3486 oder SN75ALS193) und

Abschlusswiderstand (Z=120 Ω) wie nach Zeichnung.

LINE DRIVER (RS422, TTL)

Sensori con circuito d'uscita Line Driver sono generalmente

alimentati a 5 Vdc e adatti all'impiego in

ambienti molto disturbati elettricamente. Per la

trasmissione di segnali su cavi lunghi si consiglia

inoltre di scegliere l'alimentazione a 24 Vdc.

I circuiti d'uscita Line Driver sono sempre completi di

segnali complementari (secondo RS422).

CIRCUITO D'INGRESSO CONSIGLIATO

Si consiglia un circuito d'ingresso di tipo Line Receiver

(ad es. 26LS32AM, MC3486, SN75ALS193) con opportuna

impedenza di terminazione di linea come da

schema (Z=120 Ω).

Ausgang/Uscita

I out max

R out

V out low @ 5 Vdc, -20 mA

V out high @ 5 Vdc, 20 mA

Line Driver (L)

40 mA

acc. to RS422

≤ 0,5 Vdc

≥ 2,5 Vdc

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1VPP (SIN/COS)

Die sinusförmigen Ausgangssignale haben 90°

Phasenversatz (sinus und cosinus) und eine Amplitude

von 0,5 V Spitze-Spitze. Die Signalgrösse 1 Vss bezieht

sich auf die Differentialmessung der zusammengehörenden

Ausgänge. Die Ausgangssignale haben 2,5 V

Spannungsoffset.

Das digitale Index- oder Referenzsignal hat eine

Signalperiode von 1/4 Polbreite und TTL Pegel.

Die zusätzlichen Komplementärsignale (oder invertierte

Signale) werden von der Auswerteelektronik erzeugt und

sind als /sin, /cos /I oder /R dargestellt.

EMPFOHLENE EINGANGSSCHALTUNG

Eingangsschaltung mit differentiellem Operationsverstärker

wie nach Zeichnung.

1VPP (SIN/COS)

I segnali d'uscita sono di tipo sinusoidale sfasati di 90°

elettrici (seno e coseno) con un'ampiezza tipica di 0,5 V

tra picco e picco con offset di 2,5 V.

Dalla lettura differenziale dei segnali risulta

un'ampiezza di ca. 1 Vpp (picco-picco).

I segnali di Index o Reference sono di tipo digitale TTL

con durata pari ad 1/4 di passo della banda

magnetica.

Per ogni segnale d'uscita è presente anche il rispettivo

segnale complementare (o invertito).

CIRCUITO D'INGRESSO CONSIGLIATO

Si consiglia un circuito d'ingresso con amplificatore

analogico (operazionale) in configurazione differenziale

come da schema.

Ausgang

1Vss

I out max

100 mA

V offset (V in -0,2) / 2 ± 5%

V out (Spitze-Spitze) 0,8 ÷ 1,2 ± 5%*

* differentielle Messung

Uscita

1Vpp

I out max

100 mA

V offset (V in -0,2) / 2 ± 5%

V out (picco-picco) 0,8 ÷ 1,2 ± 5%*

* Misura differenziale

SSI

Bei absoluten Magnetsensoren ist der Positionswert

immer positiv. Bei Unterschreiten der Nullposition wird

wie bei Winkelkodierern der max. Positionswert -1 ausgegeben

(..., 3, 2, 1, 0, Pos.max., Pos.max.-1, Pos.max.-2,...).

SSI

Il valore posizione fornito in uscita è sempre positivo.

Oltrepassando la posizione di zero durante un conteggio

decrescente, la quota in uscita sarà pari alla quota

massima-1 (..., 3, 2, 1, 0, qmax., qmax.-1, qmax.-2,...).

BLOCKSCHALTBILD

SCHEMA A BLOCCHI

FUNKTIONSPRINZIP

Mit dem ersten Wechsel des Taktsignals (Clock) von

high auf low (1) wird ein Monoflop angesteuert, dessen

Periodendauer Tm größer als die Taktperiodendauer T

sein muss. Der Ausgang des Monoflops steuert das

Parallel/Seriell-Register P/S an. Mit dem Taktwechsel

von low auf high (2) wird das hochwertigste Bit (MSB)

an den seriellen Datenausgang gelegt. Mit jedem weiteren

Taktwechsel wird das nächste niederwertige

Datenbit an den Ausgang geschoben.

FUNZIONAMENTO

Con il primo del Clock da high a low (1) viene

comandato il monoflop, il cui periodo Tm deve essere

più lungo di un periodo T del Clock. L’uscita del

monoflop comanda il convertitore parallelo/seriale PS.

Con il cambio del Clock da low a high (2) viene inviato

all’uscita seriale il bit più significativo MSB. Ad ogni

ulteriore cambiamento del Clock viene trasmesso un

dato fino ad arrivare al bit meno significativo LSB.

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TIMING

Nach Übertragung des niederwertigsten Bits (LSB) wird

die Datenleitung auf low geschaltet (3), bis die

Monoflopzeit Tm abgelaufen ist. Nach der Zeit Tm ist

der Sensor für eine neue Datenübertragung bereit. Die

Pausenzeit zwischen der Übertrageng von zwei

Taktbüscheln sollte nicht kleiner als 30 µs sein.

SCHNITTSTELLENPROTOKOLL

Die serielle Datenübertragung bei absoluten

Magnetsensoren erfolgt mit 25 Bit langem "LSB rechtsbündigem

Protokoll". Bits, die nicht zur

Positionswertübertragung benötigt werden, sind auf

null (low) gesetzt.

L’ultimo cambio del Clock (3) da high a low determina

la chiusura del ciclo di trasmissione. Dopo il tempo Tm

il sensore è pronto per la successiva trasmissione.

Il tempo d'intervallo di trasmissione tra due pacchetti

di clock deve essere di almeno 30 µs.

PROTOCOLLO DI TRASMISSIONE

La trasmissione dei dati dei sensori assoluti Lika

avviene con protocollo SSI "LSB allineato a destra" con

lunghezza fissa a 25 bit. Tutti i bit non utilizzati dal

sensore sono a livello logico low (zero).

EMPFOHLENE ÜBERTRAGUNGSRATEN

Die Übertragungsrate der SSI Schnittstelle liegt zwischen

100 kHz und 1,5 MHz. Der Spannungspegel des

Taktsignals und der Ausgangssignale ist 5 V.

Die Geschwindigkeit der Datenübertragung (baud rate)

ist von der Länge und Qualität der Leitungen abhängig.

FREQUENZE DI TRASMISSIONE CONSIGLIATE

L’interfaccia SSI ha una frequenza di trasmissione dati

da 100 kHz a 1,5 MHz e un segnale di Clock con livello

logico di 5 V. Il segnale di uscita viene fornito, nella versione

standard, con livello 5 V.

La frequenza di trasmissione (baudrate) dipende dalla

lunghezza e dalla qualità dei cavi.

Leitungslänge

Baudrate

< 50 m < 400 kHz

< 100 m < 300 kHz

< 200 m < 200 kHz

< 400 m < 100 kHz

Lunghezza cavi

Baudrate

< 50 m < 400 kHz

< 100 m < 300 kHz

< 200 m < 200 kHz

< 400 m < 100 kHz

EMPFOHLENE EINGANGSSCHALTUNG

Die Eingangsschaltung der Datenleitung sollte ein Line

Receiver mit Abschlusswiderstand (Z=120 Ω) sein.

Für die Taktsignale ist ein Line Driver RS422 (z.B.

DS9821, SP3490 driver oder 26LS31 driver) empfohlen.

CIRCUITO D’INGRESSO CONSIGLIATO

Per la linea dei Dati si consiglia di utilizzare un Line

Receiver con opportuna impedenza di terminazione

come da schema (Z=120 Ω).

Per i segnali di Clock si consiglia un Line Driver RS422

(ad es. DS9821, SP3490 driver o 26LS31 driver).

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BiSS SCHNITTSTELLE

Die bidirektionale digitale Sensor-Schnittstelle BiSS

sichert die Kommunikation zwischen Positionsgeber

und Messgerät bzw. Antriebssteuerung und überträgt

bei Bedarf gleichzeitig Messwerte von bis zu 8

Sensoren.

Für 1 bis 8 Teilnehmer liefert der Interface-Master das

Taktsignal zur gleichzeitigen Erfassung aller

Positionsdaten sowie für die sich anschließende

synchronserielle Datenübertragung. Nur vier unidirektionale

RS422 Datenleitungen sind erforderlich;

die minimale Slave-Elektronik findet direkt in den

Sensor-ICs Platz.

Sendet der Master auf Leitung MA den Takt, antwortet

der Slave auf der Rückleitung SL mit den erfassten

Positionsdaten direkt. Befehle oder Parameter sind über

eine PWM-Taktform austauschbar, für den Aufstart des

BiSS-Protokolls jedoch nicht erforderlich.

Mit jedem Datenzyklus erlernt und kompensiert der

Master die Signallaufzeit und ermöglicht dadurch

Taktraten bis 10 MBit/s auch für Kabellängen von

100m. Veränderliche Kabelbedingungen, z.B. durch

Bewegung im Schlepp, werden korrigiert. Die

Synchronisierungsgenauigkeit unter mehreren Gebern

an verschiedenen Achsen liegt unter 1 Mikrosekunde,

zudem hält der Master die erfahrenen Signallaufzeiten

für die Steuerung transparent und ermöglicht eine

weitere Optimierung.

Das BiSS-Protokoll klassifiziert jeden Teilnehmer in verschiedene

Datenbereiche:

Sensordaten,Multi-Cycle-Daten und Registerdaten.

Diese Datenbereiche sind hinsichtlich der

Zugriffsmöglichkeit und Übertragungsperformance

unterschiedlich ausgelegt, um eine Vielzahl von

Sensorapplikationen abzudecken. Eine bidirektionale

Parameter-Kommunikation zur Gerätekonfiguration,

ggf. auch für sogenannte OEM-Parameter, wird

üblicherweise im Registerdatenbereich platziert.

Langsam veränderliche Daten wie Umdrehungszählung

oder Motortemperatur belegen den Multi-Cycle-

Datenbereich, schnell veränderliche Winkeldaten den

Sensordatenbereich.

Hiermit sind Reglerzykluszeiten unter 10µs ist auch für

Datenwörter bis 64 Bit kein Problem. Genügend Raum

für Redundanz ist vorhanden und wird in der Regel für

eine CRC-Implementierung genutzt (Cyclic

Redundancy Check).

Nur durch ein Start-und ein Stop-Bit gerahmt, werden

die Sensordaten mit bestmöglicher Nutzdatenrate

übertragen; ein einzelnes Multi-Cycle-Datenbit ist

optional.

Spezifische Geräte-Entwicklungen einzelner Anwender

werden nicht durch den Zwang zur Kompatibilität mit

anderen BiSS-Produkten eingeengt oder unnötig verteuert.

Ein BiSS-Teilnehmer ist mit einigen wenigen

Parametern beschrieben, eine mitgelieferte XML-

Geräte-Beschreibungsdatei vereinfacht die

Inbetriebnahme der Steuerung.

INTERFACCIA BiSS

L'interfaccia bidirezionale digitale per sensori BiSS assicura

la comunicazione tra trasduttori di posizione e un

controllore ad es. azionamento e la trasmissione simultanea

fino ad un massimo di 8 valori di posizione

(quote).

Il Master dell'interfaccia fornisce i segnali di clock di

1-8 Slave per la lettura dei valori di posizione e la successiva

trasmissione seriale-sincrona dei dati.

Sono necessari soltanto 4 conduttori unidirezionali

secondo RS422; l'elettronica dello slave ridotta al massimo

è contenuta in un unico circuito integrato all'interno

del trasduttore/sensore.

Quando il Master invia un segnale di clock sulla linea

MA lo Slave risponde direttamente con il dato della

posizione. Comandi o parametri possono essere scambiati

con un clock di tipo PWM, seppure questo non sia

strettamente necessario per l'avvio della trasmissione

BiSS.

Il Master può apprendere e compensare i ritardi di segnale

di ogni pacchetto dati e quindi raggiungere una

frequenza di trasmissione di 10 Mbit/s con cavi lunghi

fino a 100 m.

Vengono pertanto compensate eventuali variazioni

delle caratteristiche del cavo ad es. in movimento.

La precisione di sincronismo/sincronizzazione tra più

encoder su assi diversi è inferiore ad 1 microsecondo; il

master inoltre rende accessibile al controllore i ritardi di

trasmissione rilevati per un'ulteriore ottimizzazione.

Il protocollo BiSS classifica tutti i partecipanti in una

delle seguenti aree di dati:

Dati Trasduttore, Dati Multi-ciclo, Dati di Registro.

La possibilità di configurazione delle aree in quanto a

performance di trasmissione e accesso permette

l'adeguamento a diversi tipi di sensori.

Lo scambio bidirezionale di parametri per la configurazione

del trasduttore o eventuali parametri OEM

avviene normalmente nell'area Dati di Registro. Dati

con bassa variabilità come conteggio giri o temperatura

motore sono generalmente allocati nell'area Dati

Multi-ciclo, mentre i dati ad alta variabilità come la

posizione angolare dell'encoder interessano l'area Dati

Trasduttore.

Tempi di ciclo del controllore entro 10µs sono pertanto

garantiti anche con Dataword fino a 64 bit.

Il protocollo lascia ampio spazio per la ridondanza normalmente

usato per implementare il CRC (Cyclic

Redundancy Check).

Il dato del sensore è compreso tra un bit di start ed uno

di stop e viene trasmesso alla massima velocità possibile

del sistema; un singolo bit per i Dati Multi-ciclo è

opzionale.

E' lasciata ampia libertà nella progettazione di nuovi

dispositivi non obbliga alla compatibilità con altri

prodotti BiSS evitando così inutili costi aggiuntivi.

Un dispositivo BiSS viene definito con pochi parametri

e un file di configurazione XML semplificando al massimo

l'installazione e l'utilizzo.

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