[发明专利]一种用于双通道旋转变压器的解码器及其解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种解码器，尤其涉及一种用于双通道旋转变压器的解码器及其解码方法。

背景技术

旋转变压器是一种电磁感应式传感器，用于伺服控制领域的物体的位置、角度、速度的测量。双通道旋转变压器包含粗机和精机两相绕组，通常用于高精度的检测系统，例如用于船舶、兵器、水利、电力等领域内的检测系统。将双通道旋转变压器的物理信号转换为可读的检测信息则需要进行解码，目前，双通道旋转变压器的解码技术主要有软件解码和硬件解码两种方式。但是软件解码方法和硬件解码方法都存在一定的问题。软件解码方法主要有调用反正切函数法和查表法，这类方法需要大量的硬件资源存储角度以及与角度对应的正切函数值等数据，解码速度慢，浪费硬件资源。硬件解码方法主要有坐标旋转数字计算方法（CORDIC），该方法使用超高速集成电路硬件描述语言（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，VHDL）进行描述，利用现场可编程门阵列（FPGA）的硬件资源实现反正切操作。硬件解码方法解码速度快，但是算法复杂难懂，难以掌握，使得解码器的设计和使用比较困难。并且现有技术的双通道旋转变压器软件解码方法和硬件解码方法都是针对地面测试设备和系统设计的，无法适应失重、高辐射、低气压、热真空等恶劣环境条件，如空间微波雷达的使用环境的需求。

发明内容

本发明提供了一种用于双通道旋转变压器的解码器及其解码方法，软件与硬件结合，能够直接解算出双通道旋转变压器的角度信息，解码速度快，精度高，并且能够适应苛刻的环境条件，可靠性高。

本发明采用以下技术方案实现：

一种用于双通道旋转变压器的解码器，其特点是，包含：激磁源、模数转换器、乘法器、差分器、相敏解调器、积分器、控制电路、运算电路；

所述的激磁源分别与双通道旋转变压器和相敏解调器连接，为双通道旋转变压器提供电源，并为相敏解码器提供解调信号；

所述的模数转换器的输入端与双通道旋转变压器的输出端连接；

所述的模数转换器、乘法器、差分器、相敏解调器、积分器依次连接，单向传输数据；

所述的控制电路分别与积分器、运算电路连接，接收积分器输出的数据，并与运算电路双向传输数据；

所述的运算电路与乘法器连接，双向传输数据。

上述的用于双通道旋转变压器的解码器，其特点是，所述的控制电路还包含：压控振荡器、逻辑门电路、单稳态电路、加减计数器；所述的压控振荡器分别与积分器和逻辑门电路连接；所述的逻辑门电路分别与单稳态电路、加减计数器连接，并与外部电路连接输入禁止信号；所述的单稳态电路与运算电路连接，向运算电路输出状态判定信号。

上述的用于双通道旋转变压器的解码器，其特点是，所述的运算电路还包含：存储器、粗码十六位加减计数器、精码十六位加减计数器、处理器；所述的存储器分别与乘法器、控制电路中的单稳态电路、粗码十六位加减计数器、精码十六位加减计数器连接；所述的粗码十六位加减计数器分别与控制电路中的加减计数器、精码十六位加减计数器、处理器连接；所述的精码十六位加减计数器与处理器连接；所述的处理器与控制电路中的单稳态电路连接接收状态判定信号，并与外部电路连接分别输入禁止信号和时钟信号。

一种用于双通道旋转变压器的解码方法，用于上述的用于双通道旋转变压器的解码器，其特点是，所述解码方法包含以下步骤：

步骤1，双通道旋转变压器输出周期性的角度的交流模拟信号，经模数转换器转换为交流数字信号后，经过乘法器、差分器、相敏解调器产生一个直流模拟信号，并在积分器中进行积分；

步骤2，积分器的输出信号与外部的禁止信号共同通过逻辑门电路驱动单稳态电路向存储器和处理器输出状态判定信号，同时驱动加减计数器调整角度变量                                                的数值；

步骤3，根据状态判定信号的值，存储器读取并储存乘法器的交流数字信号数据，或者将其内部储存的交流数字信号数据向粗码十六位加减计数器和精码十六位加减计数器输出，粗码十六位加减计数器和精码十六位加减计数器分别产生一组二进制码；

步骤4，粗码十六位加减计数器和精码十六位加减计数器输出的二进制码、禁止信号、单稳态电路输出的状态判定信号、外部的时钟信号分别输入处理器后，处理器对输入的二进制码进行运算，计算得到双通道旋转变压器的角度数据。

上述的用于双通道旋转变压器的解码方法，其特点是，所述步骤1还包含：