[发明专利]一种激磁同步的旋转变压器解调装置

说明书

技术领域

本发明涉及旋转变压器技术领域，尤其涉及一种激磁同步的旋转变压器解调装置。

背景技术

旋转变压器因其测量精度高、抗扰性及环境适应能力强等特点，成为比较常见的电机转子位置和转速的传感器，在其应用过程中往往需要将旋转变压器的输出信号模拟信号转换为数字信号，再与伺服控制器联接，解算出旋转变压器的角度和频率。

目前，旋转变压器信号转换方案有很多，在工程应用中大多采用旋转变压器解调模块，这种方法成本较高、在设计电路板过程中占用空间大，电路复杂，不利于产品的小型化。工程应用中也可通过旋转变压器解码板，解码板实现一种采用硬件电路解调的方法，该方法电路实现复杂，集成度差，易产生干扰且精度有限；应用软件解码方法可以克服硬件解调的诸多问题，但现有的软件解调技术采用的解码算法较复杂、控制器执行算法代码较繁琐，工程上不易实现。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种激磁同步的旋转变压器解调装置，可提高解调的精度。

一种激磁同步的旋转变压器解调装置，包括激磁信号产生模块、旋转变压器、A/D采集模块、激磁同步信号发生模块、激磁同步信号滤波和分频模块以及DSP解调模块；

所述激磁信号产生模块用于产生激磁信号Z1和Z2，其中，Z1＝A0×Sin(ωt)，Z2的输出端接地；A0为激磁模块输出信号的最大幅值，ω为角频率，t为时间；

所述旋转变压器基于从激磁信号产生模块接收激磁信号Z1和Z2产生输出信号S1、S2、S3和S4，且满足：S1＝E0×Sin(ωt)×Sin(θ)；S2＝E0×Sin(ωt)×Cos(θ)；其中，S3和S4的信号输出端均接地；E0为旋转变压器输出信号的最大幅值，θ为旋转变压器的角位置；

所述激磁同步信号发生模块根据从激磁信号产生模块接收激磁信号Z1和Z2，产生激磁同步信号；

所述DSP解调模块接收所述激磁同步信号，并基于该激磁同步信号对所述A/D采集模块进行触发，使得A/D采集模块采集信号S1和S2对应幅值为大于或等于0.8E0的数据点，或者采集信号S1和S2对应幅值为小于或等于-0.8E0的数据点；

DSP解调模块接收A/D采集模块采集的数据点，针对每一个数据点的数据，得出角度位置值θ：

Tan(θ)＝＝(S1+-S1-)/(S2+-S2-)

其中，S1+＝E1×Sin(θ)+E2，表示信号S1的正向信号；E2为采集模块的共模电压；

S2+＝E1×Cos(θ)+E2，为S2的正向信号；

S1-＝-E1×Sin(θ)+E2，为S1的负向信号；

S2-＝-E1×Cos(θ)+E2，为S2的负向信号。

进一步的，还包括激磁同步信号滤波分频模块，滤除激磁同步信号产生模块产生的激磁同步信号的噪声后再进行分频处理，即将激磁同步信号的频率降为激磁信号频率的1/5后发给DSP解调模块，使得DSP解调模块每每隔4个激磁信号周期触发A/D采集模块一次。

较佳的，所述激磁同步信号滤波分频模块采用的型号为74161的计数器对激磁同步信号进行分频。

较佳的，所述激磁同步信号滤波分频模块采用D触发器对激磁信号进行滤波。

较佳的，所述激磁同步信号发生模块采用型号为AD8397的运算放大器；VCCA引脚接+5V电源，VSSA引脚接-5V电源；信号Z1通过电阻R1接到运算放大器的负输入端；运算放大器的正输入端串接电阻R2后接地；正输入端与输出端之间串接电阻R5；输出端依次串接电阻R3、二极管V1和电阻R4后接地，则二极管与电阻R4之间引出所述激磁同步信号；其中，电阻R1为1kΩ，电阻R2为3.9kΩ，电阻R3为1kΩ，电阻R4为3.3kΩ，电阻R5为1kΩ。

较佳的，所述A/D采集模块采用的型号为AD7608。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的旋转变压器解调装置，通过硬件电路和软件算法将旋转变压器的输出信号进行解码；通过产生激磁同步信号控制A/D采集模块只采集信号S1和S2的幅值在1和-1附件的数据点，并发送给DSP解调模块进行输出信号的解码，可提高解调的精度；本装置硬件电路简易、节省空间，软件算法易实现；本发明一方面提高了产品的研发速度、缩短了研制周期，另一方面，无需使用旋变解调模块和解码芯片及相关外围电路，降低了电路的复杂度、很大程度上降低了产品的生产成本；在不接模拟开关扩展AD采集通道的前提下，可同时解调4路旋转变压器，扩展性强。

附图说明

图1为本发明旋转变压器解调装置的原理框图；