基于CAN總線的多天線控制器設(shè)計(jì)及PID實(shí)現(xiàn)

2 方位傳感器的數(shù)字化設(shè)計(jì)
在對(duì)天線位置信息的采集中，方位傳感器采用同步機(jī)電路實(shí)現(xiàn)。其中，定子線圈加入工頻激磁電壓，轉(zhuǎn)子的三相電壓幅度受定子與轉(zhuǎn)子相對(duì)角度的調(diào)制，三個(gè)轉(zhuǎn)子線圈之間相互間隔120°放置。在模擬信號(hào)傳輸中，同步接收機(jī)會(huì)根據(jù)三相電壓幅度的變化跟隨同步機(jī)做同步旋轉(zhuǎn)，達(dá)到傳輸角度信號(hào)之目的。為了便于與微處理器的連接，輸出的方位信號(hào)還必須做數(shù)字化處理。
設(shè)同步機(jī)定子加激磁電壓Vo=Vmsinωt，三個(gè)轉(zhuǎn)子線圈的電壓方程為：

式中：K為轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組的變壓比；θ為轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)角；ω為工頻激磁電壓的角頻率。
由此可知，在激磁電壓正峰值時(shí)，對(duì)三個(gè)電壓取值，則V1，V2，V3與轉(zhuǎn)角θ的關(guān)系為：

將轉(zhuǎn)角θ從0～360°劃分為12個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間30°，則可將同步機(jī)三相電壓幅度隨轉(zhuǎn)子角度變化的曲線繪制如圖2所示。

如果用V1-V2，V2-V3，V3-V1以及V1，V2，V3中絕對(duì)值最小的信號(hào)Vx的極性來(lái)表示這12個(gè)區(qū)間，則很容易得到各區(qū)間的二進(jìn)制代碼，如表1所示。例如：當(dāng)θ角在0～30°時(shí)，V1-V2為正，V2-V3為負(fù)，V3-V1為正，而此時(shí)V1的絕對(duì)值最小，即Vx=V1，其值為正，則該區(qū)間可以用(10 11)B表示。

進(jìn)一步，對(duì)此時(shí)的Vx信號(hào)做歸一化處理后再進(jìn)行反正弦運(yùn)算，其結(jié)果是單調(diào)的，且計(jì)算出的角度值α介于0～30°之間。根據(jù)θ角所在的區(qū)間，就可求出當(dāng)前天線的方位。
根據(jù)以上分析，可以將方位信號(hào)數(shù)字化過(guò)程簡(jiǎn)述如下：在激磁工頻信號(hào)的正峰值點(diǎn)生成采樣脈沖信號(hào)CP0和微處理器中斷信號(hào)CP1，控制三路采樣保持電路同時(shí)對(duì)分壓后的同步機(jī)三相電壓進(jìn)行采樣保持，選擇絕對(duì)值最小的一路信號(hào)送A／D轉(zhuǎn)換器，同時(shí)判斷其正負(fù)；區(qū)間代碼生成電路根據(jù)對(duì)三路采樣信號(hào)的比較和最小信號(hào)的正負(fù)，確定θ角所處區(qū)間的代碼；微處理器響應(yīng)中斷，啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換，求得α值，同時(shí)讀取θ角所處區(qū)間代碼，根據(jù)表1給出的區(qū)間計(jì)算公式，確定θ角的具體數(shù)值送本地面板顯示，并通過(guò)CAN總線上傳天線控制器。