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

7.5.4 Stoßspannungsprüfungsergebnisse nach IEC 61000-4-5

Abbildung 7-41 zeigt eine Abbildung der Konfiguration der Stoßspannungsprüfung für den TIDA-00176. Während des EFT-Tests wurde die SubD-15-Buchse an ein 30 m (10 m + 20 m) langes abgeschirmtes Kabel mit verdrilltem Leiterpaar mit einem Sin/Cos-Encoder ROD480 am anderen Ende angeschlossen.

TIDA-00176 Stoßspannungstestkonfiguration nach IEC 61000-4-5 für TIDA-00176Abbildung 7-41 Stoßspannungstestkonfiguration nach IEC 61000-4-5 für TIDA-00176
Tabelle 7-14 Stoßspannungstestergebnisse nach IEC 61000-4-5 für TIDA-00176
PHÄNOMENBASISSTANDARDPEGELTIDA-00176-ANSCHLUSSERREICHTES LEISTUNGSKRITERIUM(1)KOMMENTAR
StoßspannungIEC61000-4-4± 0,5 kV/2 Ω
(10 m + 20 m abgeschirmtes Kabel)		SubD-15B
StoßspannungIEC61000-4-4± 1 kV/2 Ω
(10 m + 20 m abgeschirmtes Kabel)		SubD-15B
(1) Mindestens Klasse B wurde erreicht, da kein während der ESD-Prüfung gemessener Winkel mehr als 0,045 Grad vom Referenzwinkel abweicht. Für Klasse A siehe Tabelle 7-7, Hinweis 1).
Tabelle 7-15 Stoßspannungs-Winkelfehlerverteilung während der gesamten Prüfung nach IEC 61000-4-5
FEHLERZÄHLERWINKELFEHLERBEREICH [GRAD]AUFTRETEN BEI 0,5 kVAUFTRETEN BEI 1 kV
Fehlerbereich 1>1,000
Fehlerbereich 20,18 ≤ Fehler < 1,000
Fehlerbereich 30,1 ≤ Fehler < 0,1815
Fehlerbereich 40,01 ≤ Fehler < 0,114
Fehlerbereich 50,001 ≤ Fehler < 0,012045669
TIDA-00176 Gemessener Winkel während einer ± 1-kV-Stoßspannungsprüfungsperiode bei einer Aktualisierungsrate von 10 HzAbbildung 7-42 Gemessener Winkel während einer ± 1-kV-Stoßspannungsprüfungsperiode bei einer Aktualisierungsrate von 10 Hz

Der Winkel bleibt vor und nach der Stoßspannungsprüfung bei 1 kV konstant. Der maximale Fehler auf dem Diagramm betrug nur 0,0009 Grad. Da die Aktualisierungsrate nur 10 Hz beträgt, wird der Winkel mit dem höheren Fehler wie in Abbildung 7-8 aufgeführt nicht über UART ausgedruckt.

Die mechanischen M23-Anschlüsse zwischen den drei Kabeln ermöglichten aufgrund fehlender Schrauben keine mechanisch robuste kontinuierliche Verbindung der Abschirmung. Eine ordnungsgemäße elektrische Verbindung wurde durch Kupfer hergestellt und durch den Bediener der CSA Group durch einen gemessenen Stoßspannungsstrom überprüft. Sobald Tests bei
± 2kV mit einem Kabel mit entsprechenden mechanischen Anschlüssen durchgeführt wurden, wird der Designleitfaden entsprechend aktualisiert.