GERU007B June   2015  – March 2025

 

  1.   1
  2.   Beschreibung
  3.   Ressourcen
  4.   Merkmale
  5.   Anwendungen
  6.   6
  7. 1 Systembeschreibung
    1. 1.1 Design-Übersicht
    2. 1.2 Analoger inkrementelle Sin/Cos-Encoder
      1. 1.2.1 Sin/Cos-Encoder-Ausgangssignale
      2. 1.2.2 Beispiele für elektrische Sin/Cos-Encoder-Parameter
    3. 1.3 Methode zur Berechnung der hochauflösenden Position mit Sin/Cos-Encodern
      1. 1.3.1 Theoretischer Ansatz
        1. 1.3.1.1 Übersicht
        2. 1.3.1.2 Berechnung des Winkels mit grober Auflösung
        3. 1.3.1.3 Berechnung des Winkels mit feiner Auflösung
        4. 1.3.1.4 Berechnung des interpolierten hochauflösenden Winkels
        5. 1.3.1.5 Praktische Implementierung für nicht ideale Synchronisation
        6. 1.3.1.6 Überlegungen zu Auflösung, Genauigkeit und Geschwindigkeit
    4. 1.4 Auswirkungen von Sin/Cos-Encoder-Parametern auf die Spezifikation analoger Schaltkreise
      1. 1.4.1 Überlegungen zum Design der analogen Signalkette für die Phaseninterpolation
      2. 1.4.2 Systemdesign der Komparatorfunktion für inkrementelle Anzahl
  8. 2 Designmerkmale
    1. 2.1 Sin/Cos-Encoder-Schnittstelle
    2. 2.2 Hostprozessor-Schnittstelle
    3. 2.3 Evaluierungs-Firmware
    4. 2.4 Power-Management
    5. 2.5 EMV-Störfestigkeit
  9. 3 Blockschaltbild
  10. 4 Schaltkreisdesign und Komponentenauswahl
    1. 4.1 Analoge Signalkette
      1. 4.1.1 Hochauflösender Signalweg mit 16-Bit-Doppelabtastungs-ADC
        1. 4.1.1.1 Komponentenauswahl
        2. 4.1.1.2 Eingangssignalabschluss und -schutz
        3. 4.1.1.3 Differenzialverstärker THS4531A und 16-Bit-ADC ADS8354
      2. 4.1.2 Analoger Signalweg mit unsymmetrischem Ausgang für MCU mit eingebettetem ADC
      3. 4.1.3 Komparator-Subsystem für die digitalen Signale A, B und R
        1. 4.1.3.1 Nicht invertierender Komparator mit Hysterese
    2. 4.2 Power-Management
      1. 4.2.1 24-V-Eingang auf 6-V-Zwischenschiene
      2. 4.2.2 Encoder-Versorgung
      3. 4.2.3 Signalketten-Stromversorgung 5 V und 3,3 V
    3. 4.3 Hostprozessor-Schnittstelle
      1. 4.3.1 Signalbeschreibung
      2. 4.3.2 Hochauflösender Pfad unter Verwendung des 16-Bit-Dual-ADC ADS8354 mit seriellem Ausgang
        1. 4.3.2.1 Ausgabedatenformat des Vollausschlagsbereichs von ADS8354
        2. 4.3.2.2 Serielle Datenschnittstelle von ADS8354
        3. 4.3.2.3 Wandlungsdaten von ADS8354 lesen
        4. 4.3.2.4 Registerkonfiguration für ADS8354
    4. 4.4 Encoder-Anschluss
    5. 4.5 Design-Upgrades
  11. 5 Softwaredesign
    1. 5.1 Übersicht
    2. 5.2 C2000-Piccolo-Firmware
    3. 5.3 Benutzerschnittstelle
  12. 6 Erste Schritte
    1. 6.1 TIDA-00176-Platinen-Übersicht
    2. 6.2 Anschlüsse und Jumpereinstellungen
      1. 6.2.1 Übersicht über Anschlüsse und Jumper
      2. 6.2.2 Standard-Jumperkonfiguration
    3. 6.3 Design-Evaluierung
      1. 6.3.1 Voraussetzungen
      2. 6.3.2 Hardware-Einrichtung
      3. 6.3.3 Software-Einrichtung
      4. 6.3.4 Benutzerschnittstelle
  13. 7 Prüfergebnisse
    1. 7.1 Analoge Leistungstests
      1. 7.1.1 Hochauflösender Signalweg
        1. 7.1.1.1 Bode-Diagramm des Analogpfads vom Encoder-Anschluss bis zum ADS8354-Eingang
        2. 7.1.1.2 Leistungsdiagramme (DFT) für den gesamten hochauflösenden Signalweg
        3. 7.1.1.3 Hintergrundinformationen zu AC-Leistungsdefinitionen für ADCs
      2. 7.1.2 Analoger Differential-to-single-ended-Signalweg
      3. 7.1.3 Komparator-Subsystem mit digitalen Ausgangssignalen ATTL, BTTL und RTTL
    2. 7.2 Stromversorgungstests
      1. 7.2.1 24-V-DC/DC-Eingangsversorgung
        1. 7.2.1.1 Lastleitungsregelung
        2. 7.2.1.2 Ausgangsspannungswelligkeit
        3. 7.2.1.3 Schaltknoten und Schaltfrequenz
        4. 7.2.1.4 Wirkungsgrad
        5. 7.2.1.5 Bode-Diagramm
        6. 7.2.1.6 Thermisches Diagramm
      2. 7.2.2 Ausgangsspannung der Encoder-Stromversorgung
      3. 7.2.3 5-V- und 3,3-V-Point-of-Load
    3. 7.3 Systemleistung
      1. 7.3.1 Sin/Cos-Encoder-Ausgangssignal-Emulation
        1. 7.3.1.1 Ein-Perioden-Test (inkrementelle Phase)
        2. 7.3.1.2 Ein mechanischer Umdrehungstest bei maximaler Geschwindigkeit
    4. 7.4 Sin/Cos-Encoder-Systemtests
      1. 7.4.1 Nullindex-Marker R
      2. 7.4.2 System-Funktionstests
    5. 7.5 EMV-Testergebnis
      1. 7.5.1 Testeinrichtung
      2. 7.5.2 ESD-Prüfergebnisse nach IEC 61000-4-2
      3. 7.5.3 EFT-Prüfergebnisse nach IEC 61000-4-4
      4. 7.5.4 Stoßspannungsprüfungsergebnisse nach IEC 61000-4-5
  14. 8 Designdateien
    1. 8.1 Schaltpläne
    2. 8.2 Stückliste
    3. 8.3 PCB-Layout-Richtlinien
      1. 8.3.1 Platinenschichtdiagramme
    4. 8.4 Altium-Projekt
    5. 8.5 Gerber-Dateien
    6. 8.6 Softwaredateien
  15. 9 Quellennachweise
  16. 10Autorenprofil
    1.     Danksagung
  17. 11Revisionsverlauf

5.3 Benutzerschnittstelle

Um eine schnelle Evaluierung zu ermöglichen, wurde eine Benutzeroberfläche basierend auf dem virtuellen COM-Port implementiert. Es kann jede Terminalschnittstelle bei 115000 Baud verwendet werden, wie Tera Term.

Über die Benutzeroberfläche kann der Benutzer die Zeilenanzahl des verbundenen Sin/Cos-Encoders eingeben, bevor das Programm das Hauptmenü erreicht. Das Menü bietet Menüoptionen, mit denen der Benutzer entweder einen einfachen Anzeigemodus mit nur der Ausgabe des hochauflösenden Winkels oder einen Expertenanzeigemodus auswählen kann, beide mit einer
Aktualisierungsrate von 10 Hz. Weitere Menüpunkte sind Data-Dump-Modi mit einer Aktualisierungsrate von 200 Hz, die für die Nachanalyse in eine Datei schreiben sollen.

Das Flussdiagramm der Benutzeroberfläche ist in Abbildung 5-4 dargestellt.

TIDA-00176 Flussdiagramm der UART-Terminal-BenutzeroberflächeAbbildung 5-4 Flussdiagramm der UART-Terminal-Benutzeroberfläche

Tabelle 5-1 bis Tabelle 5-4 skizzieren das Datenausgabeformat für jeden der vier Menüpunkte. Im Data-Dump-Modus wird ein „Tab“ als Trennzeichen zwischen den Daten in jeder Zeile eingefügt.

Tabelle 5-1 Ausgabeformat und Datenskalierung im einfachen Anzeigemodus
MENÜCOLUMN 1COLUMN 2COLUMN 3COLUMN 4COLUMN 5
Einfache Anzeige „b“Gesamtwinkel mit ADS8354 (Maßstab)————
DatenformatFloat (0 bis 360 Grad)————
Tabelle 5-2 Ausgabeformat und Datenskalierung im Expertenanzeigemodus
MENÜCOLUMN 1COLUMN 2COLUMN 3COLUMN 4COLUMN 5
Expertenanzeige „e“Gesamtwinkel mit ADS8354 (Maßstab)Marker-Index R aufgetretenInkrementelle AnzahlPhase ADS8354
(Maßstab)		Phase
F28069M-ADC (Maßstab)
DatenformatFloat (0 bis 360 Grad)Flag (Ja/Nein)IntegerFloat (0 bis 1,0)Float (0 bis 1,0)
Tabelle 5-3 Format und Skalierung im Winkeldaten-Dump-Menü
MENÜCOLUMN 1COLUMN 2COLUMN 3COLUMN 4COLUMN 5COLUMN 6
Winkel-Dump „d“Gesamtwinkel mit ADS8354 (Maßstab)Gesamtwinkel mit F28069-ADC (Maßstab)Inkrementelle AnzahlPhase ADS8354
(Maßstab)		Phase
F28069M-ADC (Maßstab)		Periodischer Tick (Maßstab)
DatenformatFloat (0 bis 360 Grad)Float (0 bis 360 Grad)IntegerFloat (0 bis 1,0)Float (0 bis 1,0)Ganzzahl (66 µs)
Tabelle 5-4 Format und Skalierung des Rohdaten-Dump-Menüs
MENÜCOLUMN 1COLUMN 2COLUMN 3COLUMN 4COLUMN 5COLUMN 6COLUMN 7
Rohdaten „r“Inkrementelle Anzahl (SW)Inkrementelle Anzahl (Latch auf /CS)Eingabe A+/A–, ADS8354 (Maßstab)Eingang B+/B–, ADS8354 (Maßstab)Eingabe A+/A–, F28069
(Maßstab)		Eingabe A+/A–, F28069
(Maßstab)		Periodischer Tick (Maßstab)
IntegerIntegerFloat (VPP)Float (VPP)Float (VPP)Float (VPP)Ganzzahl (66 µs)