旋转变压器用高精度编码器设计.doc

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1、旋转变压器用高精度编码器的设计　　旋转变压器是理想的角度检测元件之一，结构简单、坚固，体积较小，对工作环境要求不高，抗干扰能力较强，但其测角精度不太高，一般为角分数量级，往往会限制它的应用。为此，这里提出一种数字式补偿方案，可将原来测角精度提高4倍左右，即由13位数字精度（二进制）（0级品）补偿成15位数字精度（二进制）。　　补偿原理1.1非接触式正余弦旋转变压器这里使用的非接触式正余弦旋转变压器是专门为某产品研制，其有关参数如下励磁电压：2V励磁频率：2kHz变比：1电气误差：标准规定±3′零位误差：标准规定±3′。　　1.2旋转变压器―数字量转换器（RDC）这里使用的旋转变

2、压器―数字量转换器是美国公司生产的集成电路芯片，它是40脚双列直插陶瓷封装，采用BiMOS工艺，用户根据测。　　需要可以将它设置成10位、12位、14位或16位数字精度工作方式。另外，还可以获得一个与实际转速成比例的模拟电压信号，并且当使用10位数字精度时，可测速度达到62400rpm，这为速度闭环控制创造了条件。　　1.3励磁信号旋转变压器用励磁信号是使用美国公司生产的OSC1758集成芯片产生，通过外接的电阻器和电容器就可以调整励磁信号的幅值（2V）和振荡频率（2kHz），使用十分方便。　　1.4精度补偿方案由于旋转变压器的生产、装配过程中存在的误差势必会造成角度测量误差，

3、而且这种误差是周期性的，可以先使用精度更高的激光分度头测出360°范围内旋转变压器和编码器（旋转变压器RDC2S80OSC1758）的综合角度误差，制成一张表格，然后在检测过程中，根据当前的角度值查得应该补偿的误差值，并进行适当的补偿。显然，这种根据实测值进行查表补偿的思路既可以用软件方法实现，也可以用硬件方法实现，而下面介绍的主要是后一种方法。　　补偿电路采用硬件电路实现补偿时，先使用EPROM（2732）存放使用激光分度头测得的误差补偿表，并且将设置成输出允许方式（OE接数字地），其地址线与RDC2S80的数据线相连，这样当旋转变压器转到某一角度θ时，对应会寻址到EPROM

4、的某个单元，片选EPROM后就可以读出该单元中对应补偿Δθi，则修正后的实际角度值为：理论上，可以针对数字量的每个变化点进行补偿，这时必须测得2（N为RDC的位数）个数据，不但工作量很大，实际上也无必要，因为旋转变压器测角误差的变化不可能突变，所以可以根据实际需要压缩补偿表格的规格。这里仅把360°分成64个区间进行补偿，则区间间隔为：360°/64=5.625°。相应硬件电路实现时只要使用RDC2S80的高6位数据线来寻址的低6位地址即可。补偿电路的硬件原理框图如图2―1所示。　　补偿数据使用激光分度头和编码电路配合，从零位开始，按5.625°进行递增，测得各个区间的角度误差

5、补偿值，重复测量3次，取其均值，获得如图3―1所示的误差补偿曲线。　　现将该曲线进行数字化，从而获得如表3―1所示角度误差补偿表格，表中补偿量首位为符号位，1表示负补偿，0表示正补偿。另外，0°、90°、180°、270°、360°均可被5.625°整除，也就是说这些特征点能够获得比较准确的补偿。　　单元误差补偿量单元误差补偿量示。　　基本方案该系统与原系统相比（参见图22），只是燃料调节子系统做了改进，即燃料调节子系统采用与汽轮机功率―频率电液调节系统相类似的前馈―反馈串级调节系统。主调节器采用比例调节器，与汽轮机功率―频率电液调节系统中的频差放大器相对应，其比例带相当于汽轮

6、机的不等率，其大小表示锅炉带负荷能力的大小，比例带越大，锅炉带负荷能力就越强副调节器采用比例积分调节器，与汽轮机功率―频率电液调节系统中的功率调节器相对应引入燃料量反馈信号，与汽轮机功率―频率电液调节系统中的引入汽轮机第一级压力信号相对应，其作用是快速消除锅炉燃料量的自发性扰动（这一点与原系统相同）引入锅炉负荷前馈信号，与汽轮机功率―频率电液调节系统中引入发电机有功功率信号相对应，其作用是当锅炉负荷变化时，提前改变燃料量，以改善调节品质。　　4改进后的系统与原系统的比较改进后的系统与原系统相比，主要区别是：（1）原系统多台锅炉共用一个主汽压力调节器，且调节器采用比例积分调节器，

7、使系统参数整定困难，锅炉调节系统之间相互影响，尤其是当并列运行锅炉台数多，且锅炉容量不同时，这种情况就更加明显改进后的系统每台锅炉都设有自己的主汽压力调节器，且调节器采用比例调节器，比例带可根据各自锅炉带负荷能力的大小设置，相互之间没有影响。　　（2）改进后的系统比原系统简单、清楚。原系统主汽压力调节器与各台锅炉的燃料调节器分别组成串级调节系统，当n台锅炉并列运行时，要有彼此之间相互影响的n个串级调节系统。而改进后的系统取消了原系统的共用部分，各台锅炉燃烧控制系统自成体系，与单元制锅炉燃烧自