基于au6802n1的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)接口電路設(shè)計(jì)

光電編碼器因測(cè)量精度高，在伺服用永磁同步電機(jī)位置檢測(cè)中廣泛應(yīng)用。但它有抗震性差的缺點(diǎn)，難以適應(yīng)惡劣工況。旋轉(zhuǎn)變壓器具有抗震性好、耐腐蝕、耐高溫和易實(shí)現(xiàn)高速位置檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，通常在礦山、紡織用伺服系統(tǒng)、航空用電力作動(dòng)系統(tǒng)等惡劣環(huán)境中應(yīng)用。

　　旋轉(zhuǎn)變壓器與光電編碼器不同，它是一種機(jī)電元件,需要將其輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)才可輸入到dsp控制芯片。本文選用多摩川公司的旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換器(rdc)au6802n1，設(shè)計(jì)了一套旋變解碼的接口電路板。同時(shí)基于永磁電機(jī)矢量控制平臺(tái)對(duì)該接口電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明該設(shè)計(jì)方案確實(shí)可行，并取得了較好的位置檢測(cè)效果。

　　旋轉(zhuǎn)變壓器原理

　　圖1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)

　　旋轉(zhuǎn)變壓器是一種單相激勵(lì)雙相輸出無(wú)刷旋轉(zhuǎn)變壓器。如圖1所示，激磁繞組(原邊)r1-r2和兩套輸出相互正交的繞組(副邊)s4-s2、s3-s1同在定子側(cè)，固定在電機(jī)定子上，轉(zhuǎn)子與電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸安裝。當(dāng)原邊的激磁繞組流過(guò)正弦電流時(shí)，副邊輸出繞組兩端會(huì)感應(yīng)出同頻率的電勢(shì)，電勢(shì)的大小與定轉(zhuǎn)子間的相對(duì)電角度有關(guān)。

　　假設(shè)原邊輸入電壓為：

(1)

　　則副邊輸出電壓滿足：

(2)

(3)

　　其中，ω為激磁電源的角頻率;us4-s2,us3-s1為兩相正交繞組(正弦繞組和余弦繞組)的輸出電壓。k為傳輸電壓比，θ為轉(zhuǎn)子位置角。

　　本設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)變壓器選用多摩川公司的ts2640n321e64。其主要性能參數(shù)如表1所示。

　　au6802n1工作原理

　　圖2 au6802n1解碼原理圖

　　圖2給出了au6802n1芯片解碼的原理框圖。由圖可知，au6802n1內(nèi)部是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變壓器的四線端輸出來(lái)的信號(hào)通過(guò)調(diào)理電路進(jìn)入au6802n1芯片的s1、s2、s3和s4端，經(jīng)過(guò)處理輸出到余弦和正弦乘法器上。通過(guò)后級(jí)的加減電路，得vsr=kesinωt×sin(θ-)此時(shí)根據(jù)外部激勵(lì)r1、r2端的同步相位檢測(cè)器的當(dāng)前狀態(tài)，從代表了某一起始角鱟攀鄭轉(zhuǎn)換器試圖連續(xù)調(diào)節(jié)數(shù)字角觶使該角等于待測(cè)模擬角并跟蹤θ。當(dāng)調(diào)整到vsr=0時(shí)，即有=θ。此時(shí)可逆計(jì)數(shù)器的字狀態(tài)齙淖換結(jié)果，即代表了旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的軸角θ的二進(jìn)制數(shù)字值8檬字值可以送給計(jì)算機(jī)顯示或Dsp控制芯片進(jìn)行處理。