[发明专利]一种小体积高精度旋转变压器角度解算电路

说明书

本发明公开了一种小体积高精度旋转变压器角度解算电路，特别是一种适合惯导在线自标定设备微型转位机构的角度敏感元件旋转变压器角度解算电路。该解算电路包括二阶低通滤波器、数字解算器、FPGA逻辑模块、DSP数字信号处理模块。所述二阶低通滤波器与旋转变压器输出的SIN相、COS相模拟信号和数字解算器相连；所述数字解算器与二阶低通滤波器、FPGA逻辑模块相连；所述FPGA逻辑模块与数字解算器、DSP数字信号处理模块相连；所述DSP数字信号处理模块与FPGA逻辑模块相连，实现旋转变压器输出的模拟信号到转角的转换。本电路具有体积小、精度高的特点，同时满足惯导自标定设备转位机构对体积和精度的双重要求。

技术领域

本发明是一种小体积高精度旋转变压器角度解算电路，特别是一种适合于惯导在线自标定设备微型转位机构的角度敏感元件旋转变压器的角度解算与测量电路。

背景技术

旋转变压器是一种角度敏感元件，其与圆光栅、角度编码器、圆感应同步器被常应用于旋转轴伺服控制系统中作为角度反馈元件。旋转变压器体积小，安装方便，对恶劣环境适应性高，耐高低温和抗冲击振动能力强；圆光栅及角度编码器精度高，体积大，但对高低温和抗冲击振动等环境适应性差，一般用于试验室或工业控制场合；圆感应同步器对恶劣环境适应性高，但其安装工艺复杂，其转子与定子间的间隙需严格控制，时漂不易控制，其精度通常会随时间而变化。

微型转位机构是一种惯导(陀螺)在线自标定设备，常规惯导标定设备为转台，一般分为单轴、双轴、三轴、五轴转台，其体积及重量大，用于在实验室为陀螺提供标准的姿态、位置及速率信息等，陀螺一般安装于转台内轴台面上，从而实现陀螺的标定，标定完后再把陀螺拆卸下来重新安装于弹内。

近年来随着各国对军事武器作战实时性、动态响应、机动性的要求越来越高，特别是导弹，而陀螺是导弹的导航定位定向器件，传统的利用转台在实验室对陀螺进行标定后再把陀螺安装于导弹的方式已不能满足强实时性、高动态响应和高机动性作战性能对导弹的要求，这就要求导弹在作战过程中能随时对陀螺进行在线自标定和修正，而微型转位机构能很好地满足这一要求。微型转位机构是常规转台的缩小版，常规转台体积长宽高三方向约为1～5米，重量为数百Kg至数吨，共优点是精度可以做得很高。而微型转位机构安装于导弹内部，属于导弹部件之一，陀螺则安装于微型转位机构内轴台面上，导弹在作战和飞行过程中可随时对其惯导陀螺进行在线自标定，大大提高导弹作战机动性和动态响应。而弹径直接决定了其内部微型转位机构的体积大小，微型转位机构外径不能超过弹内径，这就对微型转位机构内部各机构、模块及电路板的体积及重量提出了更高的要求。

由于旋转变压器具有上述所述的若干优点，其非常适合于导弹飞行过程中对宽温度、强抗冲击振动的要求，加之其体积小，安装方便，因此转位机构采用旋转变压器作为角度敏感及反馈元件是最理想选择。但目前国内对旋转变压器的角度解算普遍采用某些军工科研所的现成的封装好的旋转变压器数字转换器(RDC)模块，最高精度可达3″，但其体积大(约50mm×50mm×25mm)，且一个RDC模块只能对某轴的单个旋转变压器进行解算，还需采用额外的大体积励磁模块，加上控制系统其它的电路模块，整个电路体积很大，厚度也很难控制，很难在像微型转位机构这样的对体积要求非常严格的场合下应用。

而本发明提供的旋转变压器角度解算电路由于采用了现有的功能齐全的旋转变压器/自整角机转角解算芯片AD2S1210，可使转位机构内部旋转变压器角度解算电路做得很小，每个旋转变压器只需采用两片AD2S1210，加之系统内其它测控电路，以一个典型的双轴微型转位机构为例，其内部整个电路电路板可做到100mm×80mm×5mm(长×宽×高)，角度解算精度可达4″，能很好地满足微型转位机构对电路板体积和系统精度的双重要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是小体积、高精度旋转变压器角度解算电路，探索一种应用于体积空间严格受限的微型转位机构内部的高精度旋转变压器角度解算电路。