基于旋转变压器的直升机旋翼转速信号变换器设计

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1、基于旋转变压器的直升机旋翼转速信号变换器设计赵景波，王新民，赵凯瑞(西北工业大学自动化学院，陕西西安710129)DesignofHelicopterRotorSpeedSignalConvertorBasedonResolverZHAOJing—bo，WANGKin—rain，ZHAOKai—rui(SchoolofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China)摘要：为克服传统旋翼转速变换器硬件结构复0引言杂、功能扩展困难和低转速采集灵敏度低和精度差的缺点，采用旋转变压器替代原磁感应

2、器件作为转传统的旋翼转速变换器通过音轮和磁感应器件速传感器，以AD2S1210旋转变压器数字变换器和将转速转换为频率信号进行处理_】]，或者通过交流STM32F1O3处理器为核心，设计实现一种新型的发电机将转速信号转化为交流信号]后处理，这些转速信号变换器。经验证，设计满足了系统指标要转化调试困难。求，方便功能扩展，系统精度及可靠性得到提高，具旋转变压器工作时外接激励信号]，不受旋有较高的工程应用参考价值。翼转速影响，故应用旋转变压器可有效解决上述问关键词：旋翼转速变换器；旋转变压器；题。旋变的初级励磁绕组加有固定幅度和频率的激AD2S1210；STM32F103；v

3、C／OS一111励信号，通过旋转的次级感应绕组感应出相位随转中图分类号：TP302角变化的模拟感应信号，通过对感应信号的处理实文献标识码：A现转速变换。它抗冲击震动和温湿度变化能力强，文章编号：1001—2257(2014)02—0018一O4适用于工作环境恶劣的场合。AD2S1210旋变数字Abstract：Inordertoovercometheshortcom-变换器可将旋变输出信号变换为位置或者转速数字ingsofhighhardwarecomplexity，beingdifficultto信号，极大降低了旋变信号解算复杂性。两者结合functionexpan

4、sionandlowsensitivityandpoorac—实现的旋翼转速变换器方案可极大降低设计复杂curacyatlowrotorspeedwithtraditionalrotor性，提高系统的可靠性，且调试方便。speedconverter，anewdesignofrotorspeedcon—1正余弦旋转变压器原理verterandacquisitionsystemisproposedbasedonmonolithicresolver——to——digitalconverter正余弦旋转变压器是一种输出电压随转子转角AD2S1210andMCUSTM32F10

5、3whichusesre—变化的传感元件。以一定频率和幅值的交流电激励solvertoreplacethetraditionalmagneticinduction励磁绕组，次级感应绕组输出的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系。旋变主要用于坐标变换、componentasthecorerotorspeedsensor．Thever—ificationresultpresentsthatthesystemmeetsthe三角运算和角度数据传输。正余弦旋转变压器原理如图1所示。丁，s为applicationrequirementsandiseasytofunctione

6、x—励磁绕组，安装于定子；A，B为感应绕组，安装于转pansion，thusitcanimprovetheaccuracyandrelia—bilityofthesystemandhashighEngineeringap—子。取绕组A与绕组S轴线重合时的位置为初始位置，并计转子随旋翼转轴同步旋转逆时针偏离此plicationvalue．位置的角度为e。定子绕组S两端加上幅值和频率Keywords：rotorspeedconvertor；resolver；均不变的正弦交流信号U。后，转子两输出绕组便AD2S1210；STM32F103；uC／OS一111产生出感应电动势

7、，其大小为励磁与转子旋转角的正余弦的乘积，其输入输出关系为：收稿日期：2013—10—22U0一Usimot(1)·18·《机械与电子92014(2)于旋转变压U1：kUosine(2)器构成闭环，实时实现跟踪，力求使误差信号归零，U2：kUoCOSe(3)该目标实现时，在转换器额定精度范围内，等于旋k为旋变电压变比；T绕组的存在是为了补偿变转角￡。负载电流引起的磁通气隙磁场的畸变，使用时一般2．2硬件电路总体设计短接。变换器采用数字电路实现，用于取代原来复杂的模拟设计电路。变换器激励信号产生、转速检测、频率计算及其他辅助功能等均采用数字电路和大规模