CS262098B1

CS262098B1 - Monolithic integrated circuit wiring for position sensor signals

Info

Publication number: CS262098B1
Application number: CS875426A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Ing Stratilek; Jiri Ing Mitrich
Original assignee: Stratilek Vladimir; Jiri Ing Mitrich
Priority date: 1987-07-17
Filing date: 1987-07-17
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS542687A1

Abstract

Zapojení je určeno pro zpracování signálů snímačů polohy, dále je vhodné pro měření časových intervalů a pro obecné použití, jako je obousměrný počítač. Zapojení je realizováno jako monolitický integrovaný obvod v pouzdru s 20 vývody pro připojení na sběrnici mikropočítače. Obsahuje šestnáctibitový obousměrný čítač, vyrovnávací šestnáctibitový datový registr, logiku pro zpracování a kontrolu signálů inkrementálních i fázových snímačů polohy, logiku pro uchování st^vu čítače v okamžiku vyhodnocení signálu měřicího dotyku a obvody generování signálů napájení fázových snímačů polohy. Funkční vlastnosti jsou programovatelné ze sběrnice mikropočítače.The circuit is intended for processing position sensor signals, it is also suitable for measuring time intervals and for general use, such as a bidirectional computer. The circuit is implemented as a monolithic integrated circuit in a 20-pin package for connection to the microcomputer bus. It contains a sixteen-bit bidirectional counter, a sixteen-bit buffer data register, logic for processing and checking signals of incremental and phase position sensors, logic for storing the counter state at the time of evaluation of the measuring contact signal and circuits for generating power supply signals for phase position sensors. Functional properties are programmable from the microcomputer bus.

Description

Vynález se týká zapojení monolitického integrovaného obvodu pro zpracování signálů inkrementálních a fázových snímačů polohy a signálu měřicího dotyku.The present invention relates to a monolithic integrated circuit for processing incremental and phase position encoder signals and a measuring contact signal.

Obvody pro zpracování signálů snímačů polohy jsou obvykle řešeny propojením několika integrovaných obvodů malé a střední integrace. Komplexní vyřešení těchto obvodů tak, aby byly schopny zpracovávat signály Inkrementálních i fázových snímačů polohy a signál z měřicího dotyku, však vyžaduje propojit cca 15 až 20 integrovaných obvodů. Proto jsou v praxi využívána různá jednodušší zapojení jako- výsledek kompromisu mezi univerzalitou, funkčními vlastnostmi a složitostí obvodu; zpravidla kladou i zvýšené nároky na programové zabezpečení výpočtu přírůstku dráhy. Jsou rovněž známa řešení se speciálními integrovanými obvody, které však neřeší problematiky fázových snímačů polohy.The signal processing circuits of the encoders are usually solved by interconnecting several integrated circuits of small and medium integration. Complex solution of these circuits so that they are able to process signals of incremental and phase encoders and signal from the measuring contact, however, requires interconnection of approximately 15 to 20 integrated circuits. Therefore, various simpler connections are used in practice as a result of a compromise between universality, performance and circuit complexity; as a rule, they also impose increased demands on programmatic securing of the path increment calculation. Solutions with special integrated circuits are also known, but they do not solve the problems of phase position sensors.

Uvedené nedostatky umožňuje odstranit zapojení monolitického integrovaného obvodu pro zpracování signálů inkrementálních a fázových snímačů polohy a signálu měřicího dotyku dle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že první vývod je připojen ke vstupu pro měřicí dotyk bloku řízení zápisu registru. Druhý vývod je připojen k hodinovým vstupům bloku řízení zápisu registru, bloku zpracování a kontroly signálů snímačů polohy. První čtveřice vývodů je připojena ke čtveřici vstupů bloku zpracování a kontroly signálů snímačů polohy a dále ke trojici výstupů bloku generátorů signálů napájení fázových snímačů polohy. Druhá čtveřice vývodů je připojena k řídicím vstupům obvodu sběrnice dat, osmice vývodů je napojena na obousměrnou vnější sběrnicí. Povelové výstupy bloku zpracování a kontroly signálů snímačů polohy jsou připojeny ke vstupům čítání nahoru, čítání dolů a nulování šestnáctibitového obousměrného čítače. Výstupy tohoto čítače jsou připojeny k datovým vstupům šestnáctibitového registru dat, výstupy tohoto registru jsou připojeny k prvním vstupům obvodů sběrnice dat. Povelový výstup bloku řízení zápisu registru je připojen k řídicímu vstupu šestnáctibitového registru dat. Stavový výstup bloku řízení zápisu registru je připojen k prvnímu vstupu stavového registru. Stavové výstupy bloku zpracování a kontroly signálů snímačů polohy jsou připojeny ke druhým vstupům stavového registru, jehož výstupy jsou připojeny ke druhým vstupům obvodů sběrnice dat. Výstupy obvodů sběrnice dat jsou připojeny ke vstupům řídicího registru, výstupy tohoto registru jsou připojeny k řídicím vstupům bloku generátorů signálů napájení fázových snímačů polohy, k řídicím vstupům bloku zpracování a kontroly signálů snímačů polohy a ke vstupům bloku řízení zápisu registru.These drawbacks make it possible to eliminate the connection of a monolithic integrated circuit for processing the incremental and phase position encoder signals and the measuring contact signal according to the invention, wherein the first terminal is connected to the measuring contact input of the register write control block. The other terminal is connected to the clock inputs of the register write control block, the processing block and the position sensor signal check. The first four terminals are connected to the four inputs of the position and signal processing block of the encoders, and to the three outputs of the block of the position signal generator power generators. The other four terminals are connected to the control inputs of the data bus circuit, the eight terminals are connected to the bi-directional external bus. The command outputs of the position sensor signal processing and control block are connected to the up, down, and zero 16-bit bi-directional counter inputs. The outputs of this counter are connected to the data inputs of the 16-bit data register, the outputs of this register are connected to the first inputs of the data bus circuits. The command output of the register write control block is connected to the control input of the 16-bit data register. The state output of the register write control block is connected to the first state register input. The status outputs of the position sensor signal processing and checking block are connected to the second inputs of the status register, the outputs of which are connected to the second inputs of the data bus circuits. The data bus circuit outputs are connected to the control register inputs, the outputs of this register are connected to the control inputs of the position sensor power supply signal generator block, to the control inputs of the position sensor signal processing and control block, and to the register write control block inputs.

Vyšší účinek zapojení lze spatřovat v tom, že zapojení monolitického integrovaného obvodu dle vynálezu umožňuje připojení jak inkrementálních, tak fázových snímačů polohy a připojení signálu z měřicího dotyku. Volba druhu snímače je provedena zápisem povelu do řídicího registru, zapojení lze realizovat tak, že neobsahuje žádné propojky nebo mechanické snímače. Použitím zapojení monolitického integrovaného obvodu dle vynálezu se značně zmenší zastavěné plochy, zmenší příkon, zvýší spolehlivost a sníží pracnost ve vývoji a výrobě obvodů zpracování signálů snímačů polohy.A higher connection effect can be seen in that the connection of the monolithic integrated circuit according to the invention allows the connection of both incremental and phase encoders and the connection of a signal from the measuring contact. Selection of the type of sensor is made by writing a command to the control register, the connection can be realized without any jumpers or mechanical sensors. By using the monolithic integrated circuit of the present invention, the built-up areas are greatly reduced, power is reduced, reliability is increased, and labor in the development and manufacture of position sensor signal processing circuits is reduced.

Na přiloženém výkresu je znázorněno schéma zapojení monolitického integrovaného obvodu pro zpracování signálů snímačů polohy.The attached drawing shows a circuit diagram of a monolithic integrated circuit for the processing of position sensor signals.

První vývod 93 je připojen ke vstupu 41 pro· měřicí dotyk bloku 4 řízení zápisu registru. Druhý vývod 91 je připojen k hodinovým vstupům 40, 10, 80 bloku 4 řízení zápisu registru, bloku 1 zpracování a kontroly signálů snímačů polohy a bloku 8 generátorů signálů napájení fázových snímačů polohy. První čtveřice vývodů je připojena ke čtveřici 11 vstupů bloku 1 zpracování a kontroly signálů snímačů polohy a ke trojici 81 výstupů bloku 8 generátorů signálů napájení fázových snímačů polohy. Druhá čtveřice 95 vývodů je připojena k řídicím vstupům 51 obvodů 5 sběrnice dat, osmice 94 vývodů je napojena na obousměrnou vnější sběrnici 50.The first terminal 93 is connected to the input 41 for measuring contact of the register write control block 4. The second terminal 91 is connected to the clock inputs 40, 10, 80 of the register write control block 4, the position sensor signal processing and control block 1, and the phase position sensor power supply signal block 8. The first four terminals are connected to the four inputs 11 of the position sensor 1 processing and control block 1 and to the three outputs 81 of the block 8 position signal generator power generators. A second quadruple of terminals 95 is connected to the control inputs 51 of the data bus circuits 5, the eight terminals 94 of the terminals are connected to the bi-directional outer bus 50.

Povelové vstupy 12 bloku 1 zpracování a kontroly signálů snímačů polohy jsou připojeny ke vstupům 21 čítání nahoru, čítání dolů a nulování šestnáctibitového oboustranného čítače 2, jehož výstupy 23 jsou připojeny k datovým vstupům 32 šestnáctibitového registru 3 dat, jehož výstupy 35 jsou připojeny k prvním vstupům 53 obvodů 5 sběrnice dat. Povelový výstup 43 bloku 4 řízení zápisu registru je připojen k řídicímu vstupu 34 šestnáctibitového registru 3 dat. Stavový výstup 46 bloku 4 řízení zápisu registru je připojen k prvnímu vstupu 64 stavového registru 6. Stavové výstupy 16 bloku 1 zpracování a kontroly snímačů polohy jsou připojeny ke druhým vstupům 61 stavového registru 6, jehož výstupy 65 jsou připojeny ke druhým vstupům 56 obvodů 5 sběrnice dat. Výstupy 57 obvodů 5 sběrnice dat jsou připojeny ke vstupům 75 řídicího registru 7, jehož výstupy jsou připojeny k řídicím vstupům 87 bloku 8 generátorů signálů napájení fázových snímačů polohy, k řídicím vstupům 17 bloku 1 zpracování a kontroly signálů snímačů polohy a ke vstupům 47 bloku 4 řízení zápisu registru.The command inputs 12 of the signal processing and checking block 1 of the encoders of the position sensors are connected to the inputs 21 of counting up, counting down and resetting a 16-bit double-sided counter 2 whose outputs 23 are connected to data inputs 32 of a 16-bit data register 3 whose outputs 35 are connected to the first inputs 53 data bus circuits 5. The command output 43 of the register write control block 4 is connected to the control input 34 of the 16-bit data register 3. The status output 46 of the register write control block 4 is connected to the first input 64 of the status register 6. The status outputs 16 of the position sensor processing and control block 1 are connected to the second inputs 61 of the status register 6 whose outputs 65 are connected to the second inputs 56 give. The outputs 57 of the data bus circuits 5 are connected to inputs 75 of control register 7, the outputs of which are connected to the control inputs 87 of the 8 position signal generator power generators, to the control inputs 17 of the position sensor signal processing and control block 17 and to the inputs 47 of the block 4 register write control.

Stavový výstup 48 bloku 4 řízení zápisu registru nese informaci o zpracování signálu měřicího dotyku. Stavová výstupy 16 bloku 1 zpracování a kontroly snímačů polohy nesou informaci o výskytu chybových relací mezi signály snímače, o zpracování nulového impulsu a o průběhu měření časových Intervalů.The status output 48 of the register write control block 4 carries the measurement contact signal processing information. The status outputs 16 of the position sensor processing and control block 1 carry information about the occurrence of error sessions between the sensor signals, the zero pulse processing, and the time interval measurement progress.

V normálních provozních podmínkách je : ................................Under normal operating conditions: ................................

připojena druhá čtveřice Í55 vývodů k řídicím a osmic© 94 vývodů k datovým vodičům sběrnice nadřazeného mikropočítače. Druhý vývod 91 je připojen ke zdroji periodického hodinového signálu. První čtveřice 92 vývodů je přes obvody přizpůsobení upravující napěťové a výkonové poměry připojena ke snímači polohy nebo* do jiného prostředí.connected a second quadruple of the 5555 pins to the control and eight © 94 pins to the data wires of the master microcomputer bus. The second terminal 91 is connected to a periodic clock signal source. The first quadruple terminals 92 are connected to a position sensor or other environment by means of voltage and power conditioner adjustment circuits.

Před zahájením provozu je třeba obvod inicializovat zápisem povelu do řídicího registru 7. Takto je nastaven buď režim 0, tj. režim univerzálního obousměrného čítání, nebo režim 1, tj. režim vyhodnocování inkrementálních snímačů polohy, nebo režim 2, tj. režim: vyhodnocování fázových snímačů polohy a měření časových intervalů.Before starting the operation, the circuit must be initialized by writing a command to control register 7. This sets either mode 0, ie universal bidirectional counting mode, or mode 1, ie incremental encoder evaluation mode, or mode 2, ie: phase evaluation mode position sensors and time intervals.

V režimu 0 je první čtveřice 92 vývodů využita takto: jeden vstup čítání nahoru, jeden vstup čítání dolů, jeden vstup nulování a jeden vstup připojen do stavového registru 6.In mode 0, the first four terminals 92 are utilized as follows: one up count input, one count down input, one reset input, and one input connected to status register 6.

Obsah šestnáctibitového obousměrného čítače 2 je zvýšen nebo snížen o 1 nebo nulován v závislosti na změnách signálů na první čtveřici 92 vývodů. Blok 4 řízení zápisu registru vyvolává zápis do registru 3 dat v každé periodě hodinového signálu, pokud není zablokován z důvodů přenosu obsahu registru 3 dat na obousměrnou vnější sběrnici 50 nebo z důvodu vyhodnocení signálu měřicího dotyku na prvním vývodu 93. Signálem z měřicího dotyku je možno tedy uchovat stav šestnáctibitového* obousměrného Čítače 2 ve význačném okamžiku k pozdějšímu přečtení a zpracování. Zpracování signálu nulování a signálu měřicího dotyku je podmíněno povolením těchto funkcí zápisem odpovídajícího povelu do řídicího registru 7 a má za následek nastavení odpovídajících bitů stavového registru 6.The 16-bit bi-directional counter 2 is incremented or decremented by 1 or zeroed as the signal changes on the first four terminals 92. The register write control block 4 invokes write to the data register 3 at each clock signal period unless it is blocked due to the transfer of the data register 3 content to the bidirectional external bus 50 or due to evaluation of the measuring contact signal at the first terminal 93. thus, retain the state of the 16-bit * bidirectional counter 2 at a significant time for later reading and processing. The processing of the zero signal and the measuring touch signal is conditional on enabling these functions by writing the corresponding command to the control register 7 and resulting in the setting of the corresponding bits of the state register 6.

V režimu 1 je první čtveřice 92 vývodů využita takto: dva vstupy vyhodnocování periodických signálů snímače polohy, jeden vstup nulového impulsu snímače polohy a jeden vstup připojen do stavového registrů;In Mode 1, the first four terminals 92 are utilized as follows: two inputs for evaluating the periodic encoder signals, one encoder zero pulse input, and one input connected to the status registers;

6. Činnost obvodu je podobná jako v režimu 0 s tím rozdílem, že periodické signály snímače polohy jsou vyhodnoceny tak, že při pohybu snímače je změna obsahu šestnáctibitového obousměrného čítače 2 úměrná změně polohy včetně znaménka. Stavové výstupy 16 bloku 1 zpracování a kontroly signálů snímače indikují zpracování nulového impulsu a výskyt chybové sekvence na signálech snímače polohy.6. Circuit operation is similar to Mode 0 except that the periodic encoder signals are evaluated so that when the encoder moves, the change in the 16-bit bi-directional counter 2 is proportional to the change in position, including the sign. The status outputs 16 of the sensor signal processing and checking block 1 indicate zero pulse processing and the occurrence of an error sequence on the position sensor signals.

V režimu 2 je první čtveřice 92 vývodů využita takto: dva výstupy signálů napájení fázových snímačů polohy, jeden výstup/vstup referenčního signálu vyznačujícího konec měřeného časového intervalu a jeden vstup signálu vyznačujícího začátek měřeného* časového Intervalu. Po* dobu trvání měřeného časového intervalu je obsah obousměrného šestnáctibitového čítače 2 zvýšen v každé periodě hodinového signálu a po skončení časového intervalu přenesen do registru 3 dat nebo ponechán v obousměrném šestnáctibitovém čítači 2, pokud nebyl předchozí obsah šestnáctibitového registru 3 dat přenesen na obousměrnou vnější sběrnici 50. Ve stavovém registru 6 je přístupná informace o trvání měřicího* intervalu a o přesunu výsledku do šestnáctibitového registru 3 dat. Zápisem do řídicího registru 7 je možno zapnout blok 8 generátorů signálů napájení fázových snímačů polohy, který poskytuje na svých výstupech 81 dva periodické dvouúrovňové signály s fázovým posuvem 90° s průběhem tvarovaným k dosažení malého obsahu lichých harmonických a jeden obdélníkový referenční signál.In mode 2, the first four terminals 92 are utilized as follows: two output signals of the phase position sensor power supplies, one output / input of a reference signal indicating the end of the measured time interval and one signal input indicating the beginning of the measured time interval. For the duration of the measured time interval, the content of the bi-directional 16-bit counter 2 is incremented in each period of the clock signal and transferred to the data register 3 after the time interval or left in the bi-directional 16-bit counter 2 50. In the status register 6, information about the duration of the measurement * interval and the transfer of the result to the 16-bit data register 3 are accessible. By writing to the control register 7, it is possible to switch on the block 8 of the phase position sensor power generators, which provides at its outputs 81 two periodic two-level signals with a 90 ° phase shift with a waveform shaped to achieve low odd harmonic content and one rectangular reference signal.

Zapojení monolitického integrovaného obvodu dle vynálezu může být použito pro zpracování signálů snímačů polohy obráběcích strojů, robotů, měřicích strojů atd. Dále může být použito pro měření časových intervalů mezi dvěma elektrickými signály nebo* jako univerzální obousměrný čítač s výstupem dat na sběrnici mikropočítače.The monolithic integrated circuit of the invention can be used to process the position sensor signals of machine tools, robots, measuring machines, etc. Furthermore, it can be used to measure time intervals between two electrical signals or as a universal bi-directional counter with data output on the microcomputer bus.

Claims

Subject

Connection of a monolithic integrated signal processing circuit ¹ , characterized in that the first terminal (93) is connected to the input (41) for measuring contact of the register write control block (4), the second terminal (91) is connected to the clock inputs (40) ), (10), (80) block (4) register write control, block (1) position sensor signal processing and control, and block (8) phase position sensor power signal generators, the first quadruple (92) of terminals is connected to quad ( 11) inputs of the block (1) signal processing and control and to the three (81) outputs of the block (8) of the signal generators of the phase position sensors, the other four terminals (95) are connected to the control inputs (51) of the circuits (5) data bus, the eight terminals (94) of the terminals are connected to the bidirectional external bus (50), then the command outputs (12) of the block (1) for processing and checking the position sensor signals are connected y to the inputs (21) of counting up *, counting down and resetting the 16-bit bi-directional counter (2), whose outputs (23) are then connected to the data inputs (32) of the 16-bit data register (3), connected to the first inputs (53) of the data bus circuit (5), the command output (43) of the register write control block (4) is connected to the control input (34) of the 16-bit data register (3), the status output (46) of the block (4) the register write control is connected to the first state register input (64), the status outputs (16) of the position sensor processing and control block (1) are connected to the second state register inputs (61), whose outputs (65) are then connected to the other inputs (56) of the data bus circuits (5), the outputs (57) of the data bus circuits (5) are connected to inputs (751) of the control register (7), the outputs (71) of which are connected to control inputs (87J block (8j gener The signal inputs of the phase position encoder power supply signals, both to the control inputs (17) of the block (1) of the processing and control of the position encoder signals and to the inputs (47) of the register write control block (4).