EPOS4 : Configuration SSI du codeur multitours EMT de maxon

Sujet :

• Quelle configuration SSI EPOS4 est requise pour l'encodeur multi-tour EMT de maxon ?

Solution :

1.) Spécification du protocole SSI de l'EMT

L'encodeur multi-tour EMT de maxon utilise le protocole SSI suivant :
(voir également le document joint "Product-Information-ENX-22-EMT-EN.pdf")

Le début de la transmission des données SSI de l'EMT est déclenché par le signal d'horloge (CLK) de l'EPOS4.

• Avec le premier front descendant du signal CLK, l'encodeur EMT capture sa position actuelle.
• Le premier front montant du signal CLK met la ligne de données de l'encodeur EMT à "0".
• La ligne de données reste à l'état bas (= '0') pendant 8 cycles CLK.
  Après cette phase de démarrage, l'esclave transmet les données de position qui se composent de :
  
  • Valeur multi-tour (= nombre de tours) : 16 bits
  • Valeur mono-tour (= position dans un tour) : 17 bits

Le MSB est transmis en premier. La transmission se termine finalement avec la ligne de données mise à nouveau à zéro.

2.) Configuration SSI de l'EPOS4

2.1) Configuration des paramètres "Bits de données"

Les 8 "bits de démarrage" à l'état zéro de la ligne de données de l'EMT doivent être configurés comme "Bits spéciaux en tête" par l'EPOS4. Sans une telle configuration (ou en gardant la valeur par défaut "Bits spéciaux en tête = 0), l'évaluation des données de position multi-tour et mono-tour par l'EPOS4 est incorrecte et entraîne une vitesse fortement décalée et un positionnement erroné (du point de vue de l'utilisateur vérifiant le mouvement de l'arbre de sortie).

Étant donné que l'EPOS4 (comme la plupart des autres contrôleurs de moteur) ne traite que des données de position sur 32 bits mais que l'encodeur EMT transmet au total 33 bits, au moins un bit de données doit être ignoré lors du traitement des données de position.

Compte tenu des 8 "bits de démarrage" et de la réduction du nombre maximal de bits 'Position' à traiter, l'EPOS4 nécessite l'une des configurations suivantes dans le cas d'un encodeur EMT :

Solution 1 : Réduction du nombre de bits multi-tour traités 'Position'

Remarque :

Si une application se déplace longtemps (c'est-à-dire sur une longue distance) dans la même direction, la réduction du nombre de bits multi-tour traités 'Position' n'est pas une solution parfaite. Il peut être préférable de réduire le nombre de bits mono-tour traités 'Position' comme recommandé par la solution 2 ou même mieux la solution 3 ci-dessous.

Solution 2 : Réduction du nombre de bits mono-tour traités 'Position'

Pour la plupart des applications, il sera approprié de réduire le nombre de bits mono-tour traités à 16, ce qui donne toujours une résolution plus que suffisante (de 65536 inc./tour soit 0,0055°) pour un contrôle moteur extrêmement précis et un positionnement précis. La résolution multi-tour complète (de 16 bits = 65536) peut être conservée dans ce cas.

Solution 3 : Recommandé -> Réduction des bits mono-tour 'Position' à 14

Il faut prendre en compte que les 3 à 4 bits les plus significatifs de la résolution "mono-tour" peuvent être influencés par le bruit dû à l'interpolation interne de l'encodeur ou à toute vibration mécanique de la mécanique pendant le fonctionnement. Il peut arriver que l'information des "bits les moins significatifs" (= la valeur de position transmise) change même à l'arrêt et fluctue autour de la position cible. Cela conduit finalement à une légère mais rapide oscillation de l'arbre du moteur autour de la position cible et peut être perçu comme un contrôle "instable", surtout dans le cas des contrôleurs de moteur (comme un EPOS4) avec des cycles de contrôle rapides qui réagissent très dynamiquement à chaque changement de bit des données de position.

Recommandation :
L'oscillation due au bruit du signal de l'encodeur peut être surmontée si les 3 à 4 bits les moins significatifs de la "résolution mono-tour / Position" sont ignorés par le contrôle et non traités du tout, c'est-à-dire que "bits mono-tour / Position" est configuré avec seulement 13 ou 14 bits.

Conseil pratique & meilleure base de contrôle de position :
En pratique, une configuration encore plus basse de seulement 13 ou 14 bits "mono-tour / position" donne souvent un contrôle à l'arrêt meilleur et plus fluide. Pour un positionnement précis, 13 bits (= 8192 inc. par tour d'arbre de moteur ou 0,044°) sont presque toujours suffisants, car la mécanique (ou un réducteur) montée sur l'arbre du moteur a souvent un jeu bien plus important et l'impact le plus pertinent en ce qui concerne la précision de position de la charge.

maxon recommande d'utiliser la configuration suivante dans le cas d'un encodeur EMT :

Important :

La configuration correcte de "Bits spéciaux en tête" est obligatoire pour toute configuration EMT 'Multi-tour' et 'Mono-tour' :
"Bits spéciaux en tête" = 8 (comme montré par les captures d'écran ci-dessus)

2.2.) Configuration des paramètres "Encodage"

Trouver les données techniques de base requises au chapitre "1.3 Interface absolue" du document joint "Product-Information-ENX-22-EMT-EN.pdf" :

=> Détails de la configuration SSI de l'EPOS4 :

Important :
Veillez à configurer un "Taux de données" de 1000 kBit/s maximum car c'est la limite du taux de données de l'EMT.

2.3.) Configuration des paramètres "Avancés"

3.) Paramètres de configuration importants en plus

3.1.) Fenêtre d'erreur de suivi

La configuration de la "Fenêtre d'erreur de suivi" (-> assistant de démarrage d'EPOS Studio -> Limites) maintient une valeur par défaut de 2000 inc. qui convient assez bien à un encodeur incrémental avec 500 cpt. offrant une résolution de 2000 inc. par tour (-> Codeur: canaux A et B, déphasage et sens de rotation).

L'encodeur EMT offre une résolution bien plus élevée par tour d'arbre de moteur. Une "Fenêtre d'erreur de suivi" par défaut de 2000 inc. est bien trop basse dans le cas d'un EMT et peut déclencher une "Erreur de suivi" (code d'erreur : 0x8611) assez rapidement en cas d'accélération et de décélération dynamiques. En règle générale, la "Fenêtre d'erreur de suivi" doit être ajustée à la valeur suivante :

"Fenêtre d'erreur de suivi" = 1 ... 4 x résolution de l'encodeur par tour d'arbre de moteur

Dans le cas d'un encodeur SSI, cela signifie en fonction de la configuration des bits mono-tour 'Position' = n :
"Fenêtre d'erreur de suivi" = 1 ... 4 x 2^n

Dans le cas d'un EMT avec bits mono-tour 'Position' = 14 (comme recommandé ci-dessus) :
"Fenêtre d'erreur de suivi" = 1 ... 4 x 2^14 = 16384 inc. ... 65536 inc.

Conclusion :

Veuillez garder les points importants suivants à l'esprit concernant la configuration d'un encodeur SSI multi-tour EMT :

• Taux de données : max. 1000 kBit/s
• Bits spéciaux en tête : 8 (!)
• Bits multi-tour 'Données' : 16
  • Bits multi-tour 'Position' : 16
• Bits mono-tour 'Données' : 17
  
  • Recommandation : Bits mono-tour 'Position' : 14

Important à garder à l'esprit également :

• Ajustez la "Fenêtre d'erreur de suivi" en fonction de la valeur configurée des bits mono-tour 'Position' de l'encodeur EMT.
  En règle générale, la "Fenêtre d'erreur de suivi" doit être 1 ... 4 x 2^n, c'est-à-dire ...
  
  • Bits mono-tour 'Position' = 14
    => "Fenêtre d'erreur de suivi" = 16384 ... 65536 inc.

Référence croisée :

Trouvez plus d'informations sur les fonctionnalités de configuration SSI de l'EPOS4 à ce lien :

EPOS4: fonctionnalités de configuration SSI