基于RD-19230的自整角機(jī)接口電路設(shè)計(jì)

摘要：自整角機(jī)是一種被廣泛應(yīng)用的微控制電機(jī)，它既能作為傳感器測(cè)量遠(yuǎn)距離機(jī)械裝置的角度位置，也可以控制遠(yuǎn)距離設(shè)備裝置的角度位移。應(yīng)用跟蹤型模擬信號(hào)轉(zhuǎn)16位數(shù)字單片變換器RD-19230，將自整角機(jī)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字角度信號(hào)，介紹了自整角機(jī)的基本原理，設(shè)計(jì)了RD-19230與自整角機(jī)的接口電路。測(cè)試證明，該電路的設(shè)計(jì)方法可靠性好，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，能夠完全滿足高速自整角機(jī)控制系統(tǒng)的要求。
關(guān)鍵詞：自整角機(jī)；接口電路；RD-19230；位置信號(hào)

自整角機(jī)是一種感應(yīng)式的微電機(jī)，它利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械轉(zhuǎn)角或直線位移精確地轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的同步元件，利用兩臺(tái)或多臺(tái)自整角機(jī)在電路上的聯(lián)系，可以使相隔一定距離、機(jī)械上互不連接的兩根或多根轉(zhuǎn)軸保持同步旋轉(zhuǎn)或產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)角變化。
自整角機(jī)按其使用要求不同，可分為控制式自整角機(jī)和力矩式自整角機(jī)，按結(jié)構(gòu)形式不同可分為接觸式和無(wú)接觸式兩大類。由于自整角機(jī)良好的抗震動(dòng)、沖擊和可在油污等惡劣環(huán)境下工作的特點(diǎn)，在現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域的各部門中，它被廣泛應(yīng)用于隨動(dòng)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制等方面?，F(xiàn)代流行的自整角機(jī)數(shù)字化技術(shù)主要有單RC相移法，雙RC相移法，實(shí)時(shí)三角函數(shù)發(fā)生器方案，利用AD和uP的解決方案，跟蹤型解決方案等。由于跟蹤型解決方案具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)，抗干擾能力好的特點(diǎn)，現(xiàn)在大部分轉(zhuǎn)化方案都采用此方案。
本文基于應(yīng)用者的角度介紹了自整角機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，通過分析跟蹤型轉(zhuǎn)換芯片RD-19230的功能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單有效的外圍接口電路。

1 自整角機(jī)原理
自整角機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中傳遞轉(zhuǎn)角位置信息的微電機(jī)，在自整角機(jī)和伺服機(jī)構(gòu)組成的隨動(dòng)系統(tǒng)中，與發(fā)送軸或主動(dòng)軸耦合的自整角機(jī)稱為發(fā)送機(jī)，與接受軸或被動(dòng)軸耦合的的自整角機(jī)稱為接收機(jī)。
控制式自整角接收機(jī)輸出的是與兩軸轉(zhuǎn)角差成一定關(guān)系的電壓，該電壓控制交流伺服電動(dòng)機(jī)去帶動(dòng)被動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，故能帶動(dòng)較大負(fù)載。由于接收機(jī)工作在變壓器狀態(tài)，故通常稱為自整角變壓器。力矩式接收機(jī)直接輸出力矩并帶動(dòng)負(fù)載，但帶載能力差，只能帶動(dòng)指針、刻度盤等輕負(fù)載，常用于角度傳輸精度要求不很高的指示系統(tǒng)中。圖1為自整角機(jī)原理圖。

如圖1所示，自整角機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子和轉(zhuǎn)子問有很小的空氣隙，自整角機(jī)的激磁磁場(chǎng)，是一個(gè)磁場(chǎng)軸線在空間固定于激磁繞組軸線上，磁通密度分布曲線的幅值隨時(shí)間交變的脈振磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組偏離中線位置時(shí)，轉(zhuǎn)子激磁繞組所產(chǎn)生的脈振磁通必定和定子各相繞組相匝鏈，因而在定子各相繞組中感應(yīng)出電勢(shì)。

本文就是將三路自整角機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)處理后，得到RD-19230轉(zhuǎn)換所需的兩路正交信號(hào)，從而轉(zhuǎn)換為精確的數(shù)字信號(hào)。