12.3. Блоки вывода кодированных и числоимпульсных сигналов

ПРАВИЛО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ – обдумайте самостоятельно.

Наиболее очевидным предназначением формирователей выходных кодов может быть управление обмотками шаговых двигателей через силовые ключи. В качестве таких ключей могут использоваться элементы, рассмотренные в п. 12.2, а при управлении миниатюрными ШД – наборы ключей в виде стандартной ИМС (например, такой, как на рис. 67).

14

Рис. 67

Каждая из обмоток при этом подключается так, как показано на рис. 68, где шунтирующий диод входит в состав ИМС. Соответственно вывод 9 (COM) микросхемы должен быть подключен к + Uп.

Блоки вывода числоим­пуль­с­ных сигналов (ПРАВИЛО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ?) могут быть ис­пользованы для управления ШД через коммутатор. В этом случае маловероятно, что п отребуется умощнение сигнала, но, воз­можно, придется применить гальваническую развязку.

12.4. Блоки ввода кодированных сигналов

Д ля кодовых входных сигналов параметры не стандартизованы, они могут передаваться ТТЛ-уровнями, по протоколу Centronics или токовой петле (см. далее). Источником их обычно являются кодовые датчики (ПРАВИЛО ПРЕОБРА­ЗО­ВАНИЯ?). Фрагмент кодового диска такого датчика приведен на рис. 69. Разрядность таких датчиков может достигать 30 при диаметре 60 мм.

Поскольку по­ложение диска закодировано кодом Грея, в состав блока ввода может входить аппаратный преобразователь G/B, выполненный на ПЛМ или ППЗУ.

12.5. Блоки ввода числоимпульсных сигналов

Для числоимпульсных входных сигналов параметры не стандартизованы, они могут передаваться ТТЛ-уровнями, по протоколу Centronics или токовой петле (см. далее). ПРАВИЛО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ?

Импульсные датчики (инкрементальные энкодеры) представляют собой открытую пару «светодиод-фотоприемник», в зазоре которой проходит диск с двумя дорожками (фрагмент приведен на рис. 70). В результате такие датчики выдают два сигнала А и B (иначе QD0 и QD90), которые после формир ователя имеют форму меандра. Эти сигналы сдвинуты друг относительно друга на ¼ периода. Если датчик вращается в одну сторону, то A опережает В, если в другую – то В опережает А. Это позволяет учитывать направление движения и добавлять или вычитать пройденный путь из предыдущего показания. Формирование импульсов для двух направлений основано на проверке состояния одного из сигналов (например, В) в момент переключения (например, фронта) другого, как это показано на рис. 71.

Рис. 71

При выполнении интерфейсного блока на наборе ИМС или ПЛИС импульсы S+ и S– подают на реверсивный счетчик, а при использовании микроконтроллера – на входы реверсивного таймера-счет­чика (или на входы двух нереверсивных таймеров-счет­чиков, результаты с которых вычитают друг из друга). Если свободных таймеров нет, следует использовать внешний счетчик.

Чтобы не допустить переполнения счетчиков, процессор должен периодически снимать показания и учитывать их в памяти. Для того, чтобы при использовании реверсивного счетчика обеспечить счет в обоих направлениях без перехода через нуль, предложено после считывания устанавливать счетчик в среднее положение. Разрядность счетчика определяется частотой сигналов с датчика и периодом опроса преобразователя программой.

На рис. 72 приведена схема с формирователем сигналов S на логических элементах и реверсивном счетчике CT с выходным драйвером шины BD (при использовании микроконтроллера выходы счетчика можно подключить к свободному порту).

Рис. 72

Диаграмму формирования счетных импульсов S+ и S– студенты могут составить на основе рис. 71 самостоятельно.

Существуют и другие схемные решения для выделения фронтов импульсов, например, узлы на D-триггере.

Кроме счетных импульсов, датчик может выдавать индексный сигнал (QDINDX), соответствующий прохождению через реперное положение (его можно подать на маскируемый вход запроса прерывания), а также сигнал исправности (обычно – наличия питания). Существуют микропроцессорные контроллеры со встроенными преобразователями числа импульсов в код, учитывающие направление вращения датчика и индексный сигнал.