基于au6802n1的旋轉變壓器信號接口電路設計

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

　　旋轉變壓器與光電編碼器不同，它是一種機電元件,需要將其輸出的模擬電壓信號轉換為數字信號才可輸入到dsp控制芯片。本文選用多摩川公司的旋轉變壓器數字轉換器(rdc)au6802n1，設計了一套旋變解碼的接口電路板。同時(shí)基于永磁電機矢量控制平臺對該接口電路進(jìn)行了實(shí)驗驗證。實(shí)驗表明該設計方案確實(shí)可行，并取得了較好的位置檢測效果。

　　旋轉變壓器原理

　　圖1 旋轉變壓器的結構

　　旋轉變壓器是一種單相激勵雙相輸出無(wú)刷旋轉變壓器。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，固定在電機定子上，轉子與電機轉子同軸安裝。當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 )感應出同頻率的電勢，電勢的大小與定轉子間的相對電角度有關(guān)。

　　假設原邊輸入電壓為：

(1)

　　則副邊輸出電壓滿(mǎn)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為轉子位置角。

　　本設計旋轉變壓器選用多摩川公司的ts2640n321e64。其主要性能參數如表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內部是一個(gè)閉環(huán)系統。旋轉變壓器的四線(xiàn)端輸出來(lái)的信號通過(guò)調理電路進(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)后級的加減電路，得vsr=kesinωt×sin(θ-)此時(shí)根據外部激勵r1、r2端的同步相位檢測器的當前狀態(tài)，從代表了某一起始角鱟攀鄭轉換器試圖連續調節數字角觶使該角等于待測模擬角并跟蹤θ。當調整到vsr=0時(shí)，即有=θ。此時(shí)可逆計數器的字狀態(tài)齙淖換結果，即代表了旋轉變壓器輸出的軸角θ的二進(jìn)制數字值8檬字值可以送給計算機顯示或Dsp控制芯片進(jìn)行處理。