基于轴角转换芯片AD2S1210的圆感应同步器信号处理方法研究

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1、2013年8月第33卷第4期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementAug．，2013V01．33，No．4文章编号：1000—7202(2013)04—0010—03中图分类号：TN911．7文献标识码：A基于轴角转换芯片AD2S1210的圆感应同步器信号处理方法研究张新磊唐声权刘丽艳高扬(北京航天计量测试技术研究所，北京100076)摘要设计了一套用于圆感应同步器测角系统的信号处理算法，并详述了其过程。在测角系统对感应同步器信号的解算中

2、，该方法仅通过对轴角转换芯片AD2S1210输出的数字信号进行纯软件分析和处理来获得角位置信号的整数值。从而简化了测角系统的硬件电路，提高了测角实时性。关键词测角系统模数转换信号处理算法ReseachontheArithmeticofCircularInductosynSignalBasedontheAD2$1210ZHANGXin-·leiTANGSheng·-quanLIUli-yanGAOYang(BeringAerospaceInstituteforMetrologyandMeasurem

3、ent，Beijing100076)AbstractAnArithmeticofAngularmeasurementsystermofInductosynsignalisdesigned，anditbedetailed．Whengoniometricsystermbegantowork，themethodgivedasoftwaresolutiontogetthein—tegeranglevalue，whichjustparsedthedatathatconvertedforminductosyn

4、signalbyAD2S1210．Asaresult，themethodpredigestedthehardwarecircuitofgoniometricsystermandenhancedthegoniometricreal—timeability．KeywordsAngularmeasurementsystermAnolog—digitconveaSignalprocessingArithmetic1引言测角系统在运动控制系统中是相对独立的一部分，它主要由测角元件和测角电路组成¨J。目前，国

5、内生产的高准确度角运动控制系统中采用的测角元件，主要有圆光栅、光学编码器和圆感应同步器，都能达到较高的测角准确度，使用时也各有优势。光学编码器和光栅准确度虽高，但对环境敏感，价格昂贵，国外高准确度光学编码器对后续电路要求严格，国产光学编码器分辨力较低，需进行细分和角度补偿，圆感应同步器不仅具有高准确度，而且也因结构简单、性能稳定、使用寿命长、环境适应性强、不怕污染等优点而被广泛应用于测试技术、自动控制等领域旧J。基于以上优点，以圆感应同步器为角度传感器设计了一套测角系统，在该系统的研发过程中，采用

6、轴角转换芯片AD2S1210对圆感应同步器的模拟信号进行初步解算，并采用了改良型的方法进行二次解算，以减少外围电路，提高系统可靠性。收稿日期：2012—08—31，修回日期：2012—09—13作者简介：张新磊(1975一)，男，高级工程师，主要研究方向：惯导测试设备及运动仿真设备控制系统研究第4期基于轴角转换芯片AD2S1210的圆感应同步器信号处理方法研究2圆感应同步器的工作原理圆感应同步器是一种电磁感应式多极位置传感元件，利用两平面绕组的互感随位置而变化，使输出信号成为位移的函数。由于多极结

7、构在电与磁两方面对误差起补偿作用，使其具有很高的位置准确度。简单而言，圆感应同步器是旋转变压器的叠加，其原理与旋转变压器原理相似。旋转变压器本质上是一台电机，拥有转子(动盘)和定子(定盘)，转子安装在旋转轴上，随着旋转轴运动。转子和定子之间产生感应电信号，并通过放大，模数变换，形成角位置数据。通常配置是初级绕组位于转子上，两个次级绕组位于定子上，定子上的两个次级绕组相差90。的机械角。旋转变压器的信号产生方式有两种，即单相激磁，双相输出和双相激磁，单相输出。我们采用的是前者。单相激磁，双相输出即在

8、初级绕组上连接激磁信号，两个次级绕粗上产生输出信号。该输出信号为载幅信号，即输出信号的频率与激磁频率一致，相位也保持一致，信号强弱由幅值大小判定。由于两个次级绕组机械上相差900，根据旋转变压器的特殊绕线，两个次级绕组输出信号也相差900。如上所述，输出信号和激磁信号在相位上保持一致，所以这个900差并不是通过示波器可视的波形相位差。从载幅信号的概念理解，其频率不变，信号的峰峰幅值随着旋变转子的转动，发生正弦变化，这个正弦变化如果可以显示出来，也是拥有相位的。所以，上述的相位差指的