多极旋转变压器测角原理及实现方法

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1、山西电子技术应用实践2011年第6期文章编号：1674-4578(2011)06-o024-o2多极旋转变压器测角原理及实现方法王星民，郭盛杰(国营第785厂，山西太原030024)摘要：旋转变压器作为现代伺服系统中广泛使用的角位置测量元件，大量应用于高精度大中型数控系统、机器人控制、工业控制、武器火力控制及惯性导航领域；为了提高测量精度，目前常用多极旋转变压器粗精组合的方法，完成角度测量；基于此主要介绍了多极旋转变压器的测角原理，并提出了具体实现方法。关键词：旋转变压器；多极；测角；伺服系统中图分类号：TP399文献标识码：AO引言旋转变压器是一种精密角度测

2、量装置，是一种输出电压随转子变化的信号元件，具有高低温性能好、抗振冲能力强、工作可靠、抗干扰能力强等优点。在机电一体化产品中得到了越来越广泛的应用⋯。为了提高测角精度，目前常用多极旋转变压器粗精示机构组合的方法。实现多极旋转变压器粗精示组合的方法有两类：一类由硬件实现，另一类由软件实现。本文介绍一种工程实用的由软件实现多极旋转变压器轴角粗、精示机构组●图1粗、精示机构合的方法。粗输出1粗、精示机构组合原理粗、精机构组合的含义是粗示机构轴角转过1圈时，精／。j^Ujc＼、～l—>,,470。／／10一示机构轴角则转过n圈。即由粗示确定轴角的粗略，由精示．／l确定

3、轴角的精确位置，粗精角组合得到真实的机械轴角]。精输出如图1所示，多极旋转变压器输入的正弦激磁信号为111／y1『1／＼『1l1／1『＼『y1／1／1M4E，当精示轴角糖与粗示轴角舶之间速比为n：1时，则电删u从6信号相当于、(粗示正弦，粗示余弦)以360。为一个周图2粗、精示对应的波形期，而、(精示正弦，精示余弦)信号则以360。／n为一粗示个周期，如图2所示。根据图2，可对多极旋转变压器的轴角组合。先将0。一360。划分为n个区间，每个区间360。／n，真实轴角落人哪个区间，可有、计算出0得到，再由、vjc计算出f得到所在区间的精确值。具体组合方法：只取“

4、整数”部分，取“小数”部分。组合后的轴角为：0=[0／360。／n]取整X(360。／n)×+／，z(1)2实现方法2．1硬件设计多极旋转变压器测角装置硬件由正余弦旋转变压器、激磁电路、粗精示机构、A／D变换器、计算机等构成J。电路框图如图3所示。图3多极旋转变压器测角装置电路框图收稿日期：201l—O8—16作者简介：王星民(1969．)，男，山西新绛县人，工程师，学士学位，目前从事的工作及研究方向：计算机控制。万方数据第6期王星民，等：多极旋转变压器测角原理及实现方法2．2数学处理方法计算机根据sin0和cos9的极性及绝对值大小确定机械转角(1)粗精合并

5、数字处理方法的象限再加上=tg-1()的角度，即为机械角度值。激磁信号为正弦波，当旋转变压器转过角度为0时，则其输出正弦和余弦电压为：即：=Esinwtsin0c0(．=45k+，其中k为象限数字值。=Esinwtcos02．3软件设计根据以上分析，可以很容易得出轴角粗精示组合的程序=Esinwtsin0~流程(见图5)。=Esintotcos0j、、、电压经A／D转换，送入计算机处理。计算机下述数学方法求得和。最终的机械角度0由计算粗示角度o通过式(1)计算得到。(2)粗示角度及精示角度数学处理方法计算；=为了提高计算精度，正切值只计算出0。一45。的范围，

6、I●为此将360。分为8个象限，每个象限为45。角度范围。象限计算精示角度OjI划分如图4所示：计算0i=0／n＼。_计算0=i(360~／n~Bj＼／001／。。。／川／io／o／1／0＼¨图5轴角粗精示组合流程图3结束语，^通过软件实现多极旋转变压器粗精示组合的方法完成图4象限划分角度测量，具有实现简单、经济实用等特点。因此，在机电一象限用二进制表示，即000—111表示1—8个象限，按体化产品中越来越广泛的应用。本人设计的多极旋转变压表1判断相应象限。器测角装置，已在某数字伺服控制系统中得到了应用。表1象限数字值确定方法参考文献象限sin0极性cosO极

7、性Isin0IlcosOl比较数字值[1]郭庆鼎，孙宝标，王丽梅．现代永磁电动机交流伺服系1++lsin0IlcosOlo0l3+Isin0l>lcosO1010[2]卢志刚，吴杰，吴潮．数字伺服控制系统与设计[M]．4+Isin0IIco60I101北京：北京理工大学出版社，2008．7+lsin0I>IcosOl11O8

8、+IsinOI