16.5.4 การใช้งานครั้งแรกและหลักการทางเทคนิค

5 การใช้งานครั้งแรก

5.1 การส่งสัญญาณ

เพื่อเพิ่มความทนทานต่อสัญญาณรบกวน เราแนะนำให้ใช้สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลตามมาตรฐาน RS-422 การส่งสัญญาณแบบสมดุลด้วยเฟสสัญญาณที่ตรงกันข้ามสามารถป้องกันสัญญาณรบกวนได้เกือบสมบูรณ์ คอนโทรลเลอร์ไดรฟ์สมัยใหม่เกือบทุกตัวรองรับตัวเลือกนี้

สายที่บิดเป็นคู่ใช้สำหรับส่งสัญญาณ (A+, B+, R+) และสัญญาณกลับขั้วที่ตรงกัน (A-, B-, R-) ที่ตัวรับสัญญาณ จะสร้างสัญญาณโดยนำผลต่างระหว่างระดับสัญญาณทั้งสองมาใช้

ในการส่งสัญญาณแบบ single-ended ระดับสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงสัมพันธ์กับศักย์อ้างอิง การส่งสัญญาณประเภทนี้อ่อนไหวต่อสัญญาณรบกวนมากกว่า แอมพลิจูดสัญญาณในกรณีนี้เท่ากับครึ่งหนึ่งของสัญญาณที่ส่งแบบดิฟเฟอเรนเชียล

สัญญาณเอาต์พุตอะนาล็อกที่โมดูลอินเทอร์เฟซ สามารถใช้งานได้ทั้งแบบ single-ended (อ้างอิงกับกราวด์) หรือแบบดิฟเฟอเรนเชียล

สัญญาณเอาต์พุตดิจิทัลที่โมดูลอินเทอร์เฟซ สามารถใช้งานได้ทั้งแบบ single-ended (อ้างอิงกับกราวด์) หรือแบบดิฟเฟอเรนเชียล

ตัวต้านทานสิ้นสุดบัสสำหรับ RS 422 ควรเป็น 120 โอห์ม

5.2 การกำหนดขาเชื่อมต่อ

5.2.1 โมดูลอินเทอร์เฟซอะนาล็อกและดิจิทัล

คอนเนคเตอร์ D-Sub 9 ขา แบบตัวผู้ หรือแผ่นบัดกรี:

ผังขาคอนเนคเตอร์ D-Sub 9

ผังขาแผ่นบัดกรี

คอนเนคเตอร์ Micro Match 10 ขา:

ผังขาคอนเนคเตอร์ Micro Match 10P

5.2.2 แผงเซ็นเซอร์

หมายเหตุ: ข้อมูลนี้มีความเกี่ยวข้องเฉพาะสำหรับลูกค้าที่ประมวลผลสัญญาณดิบโดยตรงและจึงไม่ใช้โมดูลอินเทอร์เฟซที่มีให้

การเชื่อมต่อขาของแผงเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่น

5.3 คอนโทรลเลอร์

MINISCALE PLUS เข้ากันได้กับคอนโทรลเลอร์ทุกตัวที่มีพอร์ต incremental encoder สำหรับสัญญาณ 1 Vpp (อะนาล็อกไซน์/โคไซน์) หรือพอร์ต RS-422 (ดิจิทัล TTL) สามารถเชื่อมต่อ MINISCALE PLUS กับอินพุต encoder แบบ RS-422 หรือ RS-485

โมดูลที่เหมาะสมมีจากผู้ผลิตคอนโทรลเลอร์ชั้นนำ ได้แก่ Siemens, Beckhoff, ACS และอื่นๆ

สำหรับการประยุกต์ใช้งานอย่างง่าย สามารถใช้ USB counter (เช่น จาก Heilig & Schwab; ดูแค็ตตาล็อกผลิตภัณฑ์บทที่ 5.2) เพื่อเชื่อมต่อ MINISCALE PLUS โดยตรงกับ PC

ต้องพิจารณาความถี่อินพุตสูงสุดเมื่อเลือกคอนโทรลเลอร์ ความถี่สูงถึง 8 MHz อาจเกิดขึ้นได้ขึ้นอยู่กับความเร็วเคลื่อนที่และความละเอียด ดูบทที่ 6.4 สำหรับตัวอย่างการคำนวณ

คอนโทรลเลอร์พร้อมพอร์ต encoder สัญญาณ 1 Vpp หรือสัญญาณควอดราเจอร์

5.3.1 การตั้งค่า

สำหรับสัญญาณอะนาล็อก

สัญญาณอะนาล็อกต้องถูกอินเทอร์โพเลตในอุปกรณ์ที่ลูกค้าจัดหาเพื่อให้ได้ความละเอียดที่เหมาะสม คาบสัญญาณสอดคล้องกับระยะทาง 100 μm

ตัวอย่าง: คาบสัญญาณ 100 μm ตัวคูณการอินเทอร์โพเลต 250 และการประเมิน 4 ขอบให้ความละเอียด 0.1 μm

สำหรับสัญญาณดิจิทัล

ขนาดขั้นในคอนโทรลเลอร์ไดรฟ์ต้องกำหนดค่าตามความละเอียดที่เลือกและประเภทของการประเมินขอบ

ความละเอียดมาตรฐานของ MINISCALE PLUS คือ 0.1 μm ความละเอียด 1 μm หรือ 10 μm สามารถสั่งซื้อได้เป็นตัวเลือก

คอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ให้เลือกประเภทการประเมินขอบ ได้แก่ การประเมิน 4 ขอบ 2 ขอบ และ 1 ขอบ (ดูบทที่ 6.3)

5.4 การตรวจสอบฟังก์ชัน

LED สีเขียวจะสว่างขึ้นหาก MINISCALE PLUS ได้รับไฟเลี้ยงอย่างถูกต้อง

โมดูลอินเทอร์เฟซไม่มีแผงเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นของ MINISCALE PLUS เชื่อมต่อ ทั้ง LED สีเขียวและสีแดงจะสว่าง

โมดูลอินเทอร์เฟซพร้อมแผงเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นของ MINISCALE PLUS เชื่อมต่ออย่างถูกต้อง LED สีเขียวจะสว่าง

หากแคร่เลื่อนอยู่บนรางนำและ LED สว่างเป็นสีแดงแม้ว่าแผงเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นจะถูกเสียบแล้ว ควรค้นหาข้อผิดพลาดโดยใช้ตารางในบทที่ 9.2 "คำอธิบายข้อผิดพลาด"

สถานะของโมดูลอินเทอร์เฟซแสดงทางอิเล็กทรอนิกส์ด้วยเอาต์พุต ("ERR NOT") ERR NOT เป็นเอาต์พุต 5 โวลต์ (ระดับ TTL) โดย "สัญญาณ low" = "มีข้อผิดพลาด" และ "สัญญาณ high" = "ไม่มีข้อผิดพลาด"

สัญญาณ Error ควรเชื่อมต่อกับอินพุตที่มีความต้านทานสูง หากความต้านทานอินพุตต่ำเกินไป กระแสจะไหลผ่าน LED สีแดงและทำให้มันเรืองแสง

6 หลักการทางเทคนิค

6.1 พารามิเตอร์ประสิทธิภาพของ MINISCALE PLUS

(1) สารหล่อลื่นมาตรฐานครอบคลุมช่วงอุณหภูมิ -20 °C ถึง +80 °C สารหล่อลื่นสำหรับอุณหภูมิอื่นมีให้ตามคำขอจาก SCHNEEBERGER
(2) ค่าใช้ได้ที่อุณหภูมิห้อง 20 °C (68 °F)
(3) สังเกตความถี่สัญญาณสูงที่ความละเอียดสูงและความเร็วสูง
(4) โปรโตคอลความเป็นเส้นตรงมีให้ตามคำขอ

6.2 ความแม่นยำของระบบ

6.2.1 ความแม่นยำของระบบ

ความแม่นยำของระบบประกอบด้วยการเบี่ยงเบนคลื่นยาว (ความเป็นเส้นตรงของสเกลขนาด) และการเบี่ยงเบนคลื่นสั้น (เช่น ความแม่นยำในการอินเทอร์โพเลต) ของระบบสแกน (เซ็นเซอร์และโมดูลอินเทอร์เฟซ) ค่าความแม่นยำอ้างอิงที่อุณหภูมิห้อง 20 °C (68 °F)

การเบี่ยงเบนคลื่นยาว

ความเป็นเส้นตรงของสเกลขนาดอ้างอิงความยาวรางทั้งหมด ที่ความยาวนี้ การเบี่ยงเบนของสเกลขนาดจะน้อยกว่า ± 5 μm เสมอในสเกลอุดมคติ

การเบี่ยงเบนคลื่นสั้น

ระบบวัดระยะทาง incremental ทั้งหมดได้รับผลกระทบจากการเบี่ยงเบนเป็นคาบ การเบี่ยงเบนเป็นคาบนี้ เรียกว่าการเบี่ยงเบนคลื่นสั้น เกิดขึ้นจากการเบี่ยงเบนเล็กน้อยในระบบเซ็นเซอร์หรือการประมวลผลสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าสัญญาณไซน์และโคไซน์เบี่ยงเบนจากรูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่แน่นอน หากการเบี่ยงเบนเป็นคาบเกิดขึ้นเฉพาะในระหว่างการแปลงเป็นดิจิทัลและการคำนวณตำแหน่ง เรียกว่าข้อผิดพลาดในการอินเทอร์โพเลต

การเบี่ยงเบนคลื่นสั้นของ MINISCALE PLUS อยู่ในช่วง ± 0.6 μm เสมอ

ความเป็นเส้นตรงของสเกลขนาดถูกบันทึกสำหรับแต่ละระบบและสามารถให้กับลูกค้าตามคำขอ บันทึกอ้างอิงรางนำเฉพาะ (ดูหมายเลขราง)

ความแม่นยำของระบบกำหนดโดยการเบี่ยงเบนคลื่นยาวและการเบี่ยงเบนคลื่นสั้น
เส้นประสีแดง (หนา): การเบี่ยงเบนคลื่นยาวสูงสุด +/- สูงสุด [+/- 3 μm]
เส้นทึบสีน้ำเงิน: การเบี่ยงเบนสัมบูรณ์ของสเกลขนาด
เส้นประสีแดง (บาง): การเบี่ยงเบนคลื่นสั้นสูงสุดของระบบเซ็นเซอร์ [+/- 0.6 μm]

6.3 การอินเทอร์โพเลต

สำหรับการประยุกต์ใช้งานการวัดระยะทาง การอินเทอร์โพเลตหมายถึงการแปลงสัญญาณจากสัญญาณอินพุตอะนาล็อกเป็นสัญญาณเอาต์พุตดิจิทัลที่มีคาบสัญญาณเล็กกว่า ซึ่งจำเป็นเนื่องจากไม่สามารถสร้างการอ่านค่านับและ/หรือการอ่านค่าตำแหน่งโดยตรงจากสัญญาณอะนาล็อกได้

ตัวคูณการอินเทอร์โพเลตกำหนดอัตราส่วนของคาบสัญญาณจากสัญญาณอินพุตอะนาล็อกต่อสัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล

เอาต์พุตของกระบวนการอินเทอร์โพเลตคือสัญญาณควอดราเจอร์ ซึ่งหมายถึงรูปคลื่นพัลส์สองชุดที่มีระยะเฟสต่างกัน 90° ความละเอียดกำหนดโดยระยะทางระหว่างขอบทั้งสองของสัญญาณควอดราเจอร์

สัญญาณอินพุตอะนาล็อก (sin, cos, REF) ถูกอินเทอร์โพเลต (ลูกศรสีแดง) เป็นสัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล (+A, +B, +R) สัญญาณกลับขั้ว (-A, -B, -R) ไม่แสดง
1. สัญญาณอินพุตอะนาล็อก: sin, cos, REF   2. สัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล: +A, +B, +Z   3. อิเล็กทรอนิกส์ปลายทาง
4. การอินเทอร์โพเลต   5. การส่งสัญญาณ   6. สัญญาณอินพุตอะนาล็อก (cos)   7. สัญญาณอินพุตอะนาล็อก (sin)
8. สัญญาณอินพุตอะนาล็อก (REF)   9. สัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล (+A)   10. สัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล (+B)
11. สัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล (+Z)   12. เครื่องนับการวัด PC คอนโทรลเลอร์เครื่องจักร ฯลฯ

6.4 การประเมินสัญญาณดิจิทัล

สัญญาณดิจิทัล ประกอบด้วยสัญญาณ incremental สองสัญญาณ A และ B และสัญญาณอ้างอิง R จะถูกส่งไปยังอิเล็กทรอนิกส์ปลายทาง ซึ่งอาจเป็นหน่วยแสดงผลอย่างง่าย PC หรือคอนโทรลเลอร์เครื่องจักร

อิเล็กทรอนิกส์ปลายทางกำหนดค่าตำแหน่งจากสัญญาณดิจิทัลโดยการนับขอบสัญญาณ ทิศทางการนับกำหนดจากความสัมพันธ์เฟสของสัญญาณ A และ B ขึ้นอยู่กับจำนวนขอบที่ประเมิน เรียกว่า:

1. การประเมินขอบเดี่ยว

นับเพียงขอบเดียวต่อช่องสัญญาณ ดังนั้นหนึ่งขั้นการวัดจะสอดคล้องกับหนึ่งคาบสัญญาณดิจิทัล

2. การประเมิน 2 ขอบ

นับทั้งขอบขาขึ้นและขาลงของช่องสัญญาณ ดังนั้นหนึ่งขั้นการวัดจะสอดคล้องกับครึ่งคาบสัญญาณดิจิทัล

3. การประเมิน 4 ขอบ

นับทั้งขอบขาขึ้นและขาลงของทั้งสองช่องสัญญาณ ดังนั้นหนึ่งขั้นการวัดจะสอดคล้องกับหนึ่งในสี่ของคาบสัญญาณดิจิทัล

1. การประเมินขอบเดี่ยว   2. การประเมิน 2 ขอบ   3. การประเมิน 4 ขอบ
4. หนึ่งขั้นการวัดในแต่ละกรณี   5. ความละเอียด   6. คาบสัญญาณดิจิทัล

6.4.1 ความละเอียด

ความละเอียดคือการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่เล็กที่สุดที่ระบบวัดสามารถวัดได้ ซึ่งสอดคล้องกับระยะทางระหว่างสองขอบของสัญญาณควอดราเจอร์ ความละเอียดกำหนดโดยคาบของสัญญาณอะนาล็อก ตัวคูณการอินเทอร์โพเลต และวิธีการประเมิน

ตัวอย่างการคำนวณความละเอียด (A)

6.5 ความถี่สัญญาณ

ความถี่สัญญาณที่เอาต์พุตโมดูลอินเทอร์เฟซขึ้นอยู่กับความเร็วเคลื่อนที่และความละเอียด (โมดูลดิจิทัล) หรือส่วนเพิ่มของสเกลขนาด (โมดูลอะนาล็อก) เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีขั้นที่สูญหาย ความถี่อินพุตสูงสุดของคอนโทรลเลอร์ต้องมากกว่าความถี่เอาต์พุตสูงสุดที่คำนวณได้ของโมดูลอินเทอร์เฟซ

6.5.1 ตัวอย่างการคำนวณสำหรับ MINISCALE PLUS อะนาล็อก

6.5.2 ตัวอย่างการคำนวณสำหรับ MINISCALE PLUS ดิจิทัล

ความถี่เอาต์พุตสูงสุดของโมดูลอินเทอร์เฟซดิจิทัลคือ 8 MHz ต่อช่องสัญญาณ ซึ่งหมายความว่าสัญญาณ A และสัญญาณ B ต่างมีความถี่สูงสุด 8 MHz ด้วยการประเมิน 4 ขอบของสัญญาณ A/B อัตราการนับคือ 32 MHz สอดคล้องกับความเร็วสูงสุด 3.2 m/s ที่ความละเอียด 0.1 μm

ประสิทธิภาพสูงสุดของ MINISCALE PLUS ดิจิทัล

การคำนวณความถี่เอาต์พุตสูงสุดของโมดูลอินเทอร์เฟซ ซึ่งสอดคล้องกับช่วงความถี่อินพุตขั้นต่ำที่ต้องการของคอนโทรลเลอร์:

การคำนวณความถี่การนับขั้นต่ำของคอนโทรลเลอร์ที่ต้องการ (ด้วยการประเมิน 4 ขอบ):

ตัวอย่างความเร็ว v

ในทิศทางตรงข้าม สามารถคำนวณความเร็วหรือความละเอียดจากความถี่ที่กำหนด (เช่น จำกัดโดยคอนโทรลเลอร์ที่เลือก)