Абсолютные энкодеры могут взаимодействовать с контроллерами через параллельные или последовательные интерфейсы, по полевой шине или через протокол на основе Ethernet например, EtherCAT. Из этих вариантов последовательная связь является более простым решением, чем параллельная передача данных (для которой требуется витая пара проводов на каждый выходной бит) и хорошо подходит для приложений, которые недостаточно сложны, чтобы оправдать использование протокола на основе полевой шины или Ethernet. Здесь мы рассмотрим различия между четырьмя наиболее распространенными последовательными интерфейсами абсолютных энкодеров, доступными на сегодняшний день: SSI, BiSS, Hiperface DSL и EnDat 2.2.

Как следует из названия, SSI — это синхронный протокол, означающий, что данные передаются от энкодера к контроллеру синхронно с помощью тактового сигнала или импульса, подаваемого контроллером. Выходные данные энкодера могут быть в двоичном коде или коде Грея, и за каждый тактовый импульс передается один бит, при стандартной длине слова 13 бит для однооборотных кодеров и 25 бит для многооборотных кодеров.

Синхронный последовательный интерфейс использует две пары скрученных проводов для связи, в соответствии со стандартом RS-422 — одна пара для дифференциальных сигналов данных и одна пара для дифференциальных тактовых сигналов. Также имеются два провода для подключения питания к энкодеру. Тактовая частота, или скорость передачи данных, может составлять до 1,5 МГц, в зависимости от длины кабеля. Для обеспечения целостности данных некоторые SSI-кодеры поддерживают многократную передачу (также известную как “многолучевая” или “кольцевая передача”), при которой одни и те же данные передаются несколько раз, и контроллер сравнивает передачи, чтобы убедиться в их совпадении.

Двунаправленный синхронный последовательный интерфейс является открытым протоколом и похож на SSI в том, что передача данных синхронизируется тактовыми сигналами от контроллера, но с BiSS возможны тактовые частоты до 10 МГц. BiSS также использует две витые пары проводов — одну пару для сигналов передачи данных и одну пару для тактовых сигналов — плюс два провода для питания.

В отличие от SSI, который поддерживает только однонаправленную связь, BiSS поддерживает двунаправленный связь, означающая, что контроллер может считывать данные из энергонезависимой памяти энкодера и записывать их в нее, где регистры содержат идентификационную информацию энкодера. Энкодеры BiSS также могут отправлять данные на контроллер, такие как температура, по запросу. Еще одной уникальной особенностью BiSS по сравнению с SSI является то, что в течение каждого цикла передачи данных мастер определяет и компенсирует любую задержку передачи, обеспечивая скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

Самой последней версией BiSS является BiSS-C (C = Непрерывно), хотя интерфейс обычно называют просто “BiSS”.

В отличие от SSI-энкодеров, BiSS-кодеры могут подключаться «точка-точка» или по шине. При подключении по шине данные со всех энкодеров синхронизируются с ведущим устройством в одном непрерывном кадре, а не по отдельности. BiSS также реализует циклическая проверка избыточности (CRC) для проверки ошибок — более надежный метод, чем многократная передача. Также существует интерфейс безопасности BiSS для приложений безопасности вплоть до SIL3 по IEC 61508.

Hiperface DSL, высокопроизводительный интерфейс Digital Servo Link, изначально был фирменным интерфейсом, разработанным компанией SICK. Однако в 2016 году SICK “открыла” интерфейс с помощью модели лицензирования, которая позволяет другим производителям интегрировать технологию в свое продуктовое предложение.

В отличие от своего предшественника, Hiperface, Hiperface DSL — это полностью цифровой протокол, который использует всего два провода для двунаправленной связи и питания энкодера в комплекте с кабелем питания двигателя (хотя для улучшения подавления синфазных помех требуется трансформатор). Это дает преимущество, заключающееся в устранении необходимости в отдельных подключениях энкодера к двигателю и контроллеру. Hiperface DSL соответствует требованиям стандарта RS-485 и и имеет скорость передачи данных 9,375 Мбод. Данные могут передаваться циклически (как можно быстрее) или синхронно с тактовой частотой контроллера.

Архитектура Hiperface DSL также включает в себя каналы для передачи данных о параметрах двигателя, данных мониторинга состояния и интегрированного безопасного движения, причем данные передаются по двум цифровым коммуникационным проводам. Благодаря этой избыточности и проверке на ошибки интерфейс Hiperface DSL соответствует стандартам безопасности SIL3.

EnDat 2.2

Данные энкодера по интерфейсу EnDat 2.2 от Heidenhain представляют собой синхронный двунаправленный сигнал, который использует четыре провода для связи — по два провода для дифференциальных данных и дифференциальных тактовых сигналов — плюс два провода для питания и два для буферизации батареи или параллельного источника питания. EnDat 2.2 может обеспечивать тактовые частоты до 2 МГц, а в некоторых моделях дополнительная компенсация задержки распространения делает возможными частоты до 16 МГц.

Поскольку Hiperface DSL стал “открытым” интерфейсом, EnDat теперь является единственным последовательным интерфейсом для абсолютных энкодеров, который остается проприетарным (хотя следует отметить, что оригинальный протокол Hiperface также остается проприетарным).

EnDat 2.2. также может считывать, записывать или обновлять информацию, хранящуюся в энкодере, и может передавать такие данные, как информация датчика или диагностическая информация, от энкодера к контроллеру. Тип передаваемых данных — например, абсолютное положение, диагностика или информация о параметрах — передается с помощью команд режима от контроллера к энкодера. Подобно BiSS и Hiperface DSL, EnDat 2.2. также соответствует стандартам безопасности SIL3.

Повторитель (сплиттер) сигнала энкодера РДПУ.465645.002 предназначен для обеспечения гальванической развязки 2500 В между входным и выходными сигналами, а так же дублирования сигнала инкрементального энкодера с напряжением питания 5 В с комплиментарным выходным сигналом типа «Line Driver» A, A\, B, B и частотой до 1 МГц.