ICD2 дебаггер и PIC контроллеры

Прибор для проверки работоспособности инкрементальных энкодеров на PIC-контроллере.

by Krepsky

Перед автором этой конструкции по долгу службы частенько возникает задача контроля работоспособности инкрементальных энкодеров, коих на промышленном оборудовании полно.

В частности необходимо было проконтролировать правильность счёта каналами энкодера, исправность Z-канала. Работа каналов инкрементального энкодера в общем представлена на диаграмме ниже - 2 канала ("А", "А инверсный" и "В", "В инверсный") а так же канал Z (на диаграмме обозначен как "С").

Представленная на фото ниже конструкция предназначена для контроля работоспособности подобных инкрементальных энкодеров

Устройство управляется PIC-контроллером. Принцип работы сей шайтан-арбы несложен - шаговый двигатель вращает вал энкодера, в это время контроллер производит счёт импульсов, подсчитанные значения выводятся на LCD-дисплей.

На первом экране видим готовность аппарата

После нажатия любой из клавиш управления переходим к выбору исполняемой программы:

О программах:

Программа 1: подсчёт количества оборотов ведёт контроллер, основываясь на числе импульсов шагового двигателя. Возможно задать число оборотов от 1 до 10. Подсчитанное число импульсов делится на число оборотов и на экран выводится число импульсов на оборот. Подходит для энкодеров без Z-канала

Программа 2: подсчёт количества оборотов ведёт контроллер, основываясь на сигнале синхронизации Z-канала. Первый оборот начинает отсчитываться после первой сработки Z-канала. Возможно задать число оборотов от 1 до 10. Подсчитанное число импульсов делится на число оборотов и на экран выводится число импульсов на оборот.

На следующем экране - выбор числа оборотов для измерения

Далее - после нажатия кнопки "Ввод" происходит работа программы

И в конце - вывод на экран результатов измерения числа импульсов инкрементального энкодера на оборот

Принципиальная схема устройства изображена ниже
(для открытия в полный размер кликните на изображении)

Управление шаговым двигателем производится в полушаговом режиме (что с нашим двигателем от 5-дюймового дисковода составляет 400 имп/об.)
Входа контроллера развязаны от каналов энкодера опторазвязками.
Подсчёт импульсов происходит по прерываниям от изменения состояния входов порта B (RB4:RB7)
Для канала Z используется прерывание по входу RB0 (INT)
Ссылки на документацию по элементной базе можно найти внизу страницы.

Источник питания устройства даёт напряжения питания 24, 12 и 5V, что позволяет испытывать инкрементальные энкодеры, предназначенные для работы со всеми этими напряжениями питания. Переключатель на плате контроллера так же переключает резисторы на входе оптопар, в зависимости от напряжения выхода конкретного энкодера (5, 12 и 24v соответственно).

Ниже представлены фото платы источника питания и платы управления. Надписи на кнопках смысловой нагрузки не несут - просто подвернулись такие кнопки. На самом деле верхняя - "больше", средняя - "меньше", нижняя - "ввод". Входной переключатель был использован от старой магнитолы, а поэтому имеет не 3 положения, а 7 (использованы 3).

Далее - чертёж печатной платы (со стороны проводников и со стороны деталей)
(для открытия в полный размер кликните на изображении)
По ссылке можно скачать проект этой печатной платы для Sprint Layout (*.lay).

А вот фото в сборе с LCD - дисплеем.

Механически система представляет из себя шаговый двигатель, вращающий щестерёнку большего диаметра (взята от старого самописца), вал которой через "гибкую передачу" (короткий отрезок толстой резиновой трубки) соединён с валом энкодера. Сам же энкодер жёстко зажат пластинами крепления (конструкция в принципе может быть любая). Коэффициент передачи получился 4.8, что в связке с двигателем от 5-дюймового дисковода в полушаговом режиме (400 имп/об) даёт 1920 имп/оборот энкодера).