[发明专利]基于单FPGA的旋转变压器解码处理装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及旋转变压器领域，具体地，涉及一种基于单FPGA的旋转变压器解码处理装置和方法。

背景技术

在力加载控制系统中需要对电机的角位置、速度进行闭环控制，从而实现高逼真度的力加载，所以角位置、速度测量是否精确对系统而言非常关键。传统的角位置、速度检测主要以光电编码器为主，但光电编码器每个码道的黑白分界线总有一半与相邻内圈码道的黑白分界线是对齐的，这样就会因黑白分界线刻画不精确造成粗误差等缺点，随着电子工业的发展，电子元器件集成化程度的提高，旋转变压器的信号处理电路变得简单、可靠，价格也大大下降，因此，运用旋转变压器实现角位置、速度检测的方法由于其测速范围宽、精度高、动态响应好、简便可靠等优点而在航空航天、工业、交通以及民用领域得到了广泛的应用。目前，大部分的旋转变压器信号解码都采用专用的旋转变压器模数转换电路来完成，并运用微处理器和CPLD来共同完成相应的控制，但是外围电路和各个模块之间的通信比较复杂，而且系统结构不灵活。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于单FPGA的旋转变压器解码处理装置和方法，以实现外围电路和各个模块之间的通信简单，而且系统结构灵活的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于单FPGA的旋转变压器解码处理装置，其特征在于，包括DSP控制电路、FPGA电路、模数转换电路、输入信号的调理电路、输出励磁信号缓冲电路和旋转变压器，所述FPGA电路与模数转换电路电连接，输出励磁信号缓冲电路的输入端电连接在模数转换电路上，其输出端电连接在旋转变压器上，所述旋转变压器的输出端电连接在输入信号的调理电路上，输入信号的调理电路的输出端电连接在模数转换电路上，所述DSP控制电路与FPGA电路电连接在一起。

根据本发明的优选是实施例，上述输入信号的调理电路为4路输入信号的调理电路。

根据本发明的优选是实施例，上述输出励磁信号缓冲电路为2路输出励磁信号缓冲电路。

根据本发明的优选是实施例，上述FPGA电路上连接有至少两路模数转换电路。

根据本发明的优选是实施例，所述DSP控制电路：为整个装置的主控制器，读取FPGA电路采集的电机的角位置、速度、加速度信号；

所述FPGA电路：发出片选信号给模数转换电路，设定该模数转换电路的阀值，并选通一路模数转换电路，关闭另外的模数转换电路，读取旋转变压器的相应的角位置和速度数字信号并计算出相应的加速度信号，把它们存贮在所述FPGA电路的相应地址中；

所述模数转换电路：将接受的来自上述FPGA电路和输入信号的调理电路的信号进行数模转换；

所述输出励磁信号缓冲电路:将上述模数转换电路转换的励磁信号经过功率放大处理之后输出给旋转变压器；

所述输入信号的调理电路：将旋转变压器输出的代表电机角位置和速度的正余弦信号经过滤波和放大处理后输出给所模数转换电路。

同时本发明的技术方案还公开了一种基于单FPGA的旋转变压器解码处理方法，包括以下步骤：

由所述FPGA电路发出片选信号，同时选通模数转换电路，并根据系统的实际需要，由所述FPGA电路对模数转换电路的寄存器进行阈值的给定；

所述FPGA电路发出片选信号，选通一路模数转换电路，关闭其他路模数转换电路；

所述选通的模数转换电路按照事先设定的阈值输出相应的励磁信号；

所述输出励磁信号缓冲电路将上述励磁信号进行功率放大处理后输出给旋转变压器；

所述旋转变压器接受到上述放大处理后的励磁信号进行旋转；

所述输入信号的调理电路将旋转变压器输出的代表电机角位置和旋转速度的正余弦信号经过滤波和放大处理后输出给所模数转换电路；

所述模数转换电路将上述处理后的模拟信号转换为数字信号，并输出给FPGA电路；

所述FPGA电路按照相应的时序读取相应的电机角位置和速度数字信号，并计算出相应的加速度信号，并将电机角位置、速度和加速度的信号信息存贮在所述FPGA电路的相应地址中。

本发明的技术方案，采用FPGA电路实现多路电机角角位置、速度和加速度信号的检测和解码处理，从而实现了多维伺服加载系统的闭环控制，因采用单个FPGA电路控制多路旋转变压器，使得外围电路和各个模块之间的通信简单。整个系统结构比较灵活。