旋變及同步機(jī)軸角編碼器的典型電路
張俊科(長沙國防科技大學(xué))
【摘 要】介紹旋變及同步機(jī)軸角編碼器的典型電路設(shè)計(jì)與調(diào)試。它在設(shè)備中應(yīng)用，效果良好，適于粗精組合系統(tǒng)總精度達(dá)15～16bit的要求。
【敘 詞】旋轉(zhuǎn)變壓器 自整角機(jī)軸角編碼器．電路
1 電壓比較器電路
為了給出8個(gè)區(qū)間(旋變的3個(gè)符號位)及12個(gè)區(qū)間(同步機(jī)的4個(gè)符號位)，需要將由電機(jī)輸出的信號與零比較及互相比較。因此必須用電壓比較器。這里選用常見的lm339四電壓比較器(美國國家半導(dǎo)體公司-national semiconductor)。
該器件為雙列14引腳，如圖1所示，內(nèi)部含有4個(gè)獨(dú)立的比較器。
由于該電路集電極輸出是開路的，實(shí)際使用時(shí)輸出端必須加電阻(如3kω)，如圖2所示。另外在輸入端加了10kq電阻，這是因?yàn)檩斎胄盘柺钦倚盘枺姓胸?fù)。實(shí)踐證明10kω電阻加入后不影響電機(jī)信號的波形。
lm339電路的零點(diǎn)偏移較低，在本電路應(yīng)用中不需要調(diào)零。該電路的功能是當(dāng)正相輸入端電壓大于反相輸入電壓時(shí)，輸出為數(shù)字"1"(+5v)；當(dāng)正相輸入端電壓小于反相輸入端電壓時(shí)，輸出為數(shù)字“0”(0.3v)，該電路輸出可以與ttl或cmos匹配。
2 同步及時(shí)鐘信號
由于本編碼器區(qū)間符號位編碼及adc交換是在正弦信號的峰值附近進(jìn)行的，因此需要同步及時(shí)鐘信號控制，其電路如圖4所示。
圖4中比較器后面是由ttl與非門電路構(gòu)成的單穩(wěn)電路，它們的波形及時(shí)間關(guān)系圖中已給出。若旋變及同步機(jī)為400hz激磁信號，c1可取0.47μf，c2及c3可取1 000～2 000pf，電阻r取為200ω。這樣使得同步及時(shí)鐘信號cp1(用于將比較器的狀態(tài)讀到后面的寄存器中)大約在交流信號峰值附近，cp2在cp1之后。若還需要cp2之后有一同步信號，則在圖4中cp2之后再接一級同樣的電路。
3模擬通道開關(guān)電路
模擬通道開關(guān)可選用cmos模擬開關(guān)cc4053，其引腳及功能圖如圖5所示。
當(dāng)信號在負(fù)半周時(shí)，圖9的第一個(gè)運(yùn)放為反相器；放大倍數(shù)為-2／3，第二個(gè)放大器為同相放大器，放大倍數(shù)為3／2。整個(gè)****值電路可在第二級調(diào)零。
5比例型adc
旋變及同步機(jī)軸角編碼器一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是它的adc采用了相對基準(zhǔn)，即基準(zhǔn)電壓來自激磁信號，當(dāng)激磁信號變化時(shí)，會使adc的輸入量vx變化，但采用激磁信號分壓作為基準(zhǔn)信號，可消除激磁信號不穩(wěn)定對精度的影響。為此采用比例型adc。ad7574為8位的比例型adc，如圖10所示。
對于ad7574,一個(gè)非常重要的技術(shù)是如何調(diào)試圖10中的二個(gè)電位器。根據(jù)變換原理可見，當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)變壓器時(shí)，將軸角通過示波器(或其他辦法)找到角度在45℃的準(zhǔn)確位置，這時(shí)可大約調(diào)節(jié)r1使vref為峰值6~7v，一旦確定之后，尺1不再動(dòng)了。這時(shí)調(diào)節(jié)r2使ad7574的8位輸出剛好在11111110～11111111之間此時(shí)r2調(diào)好。若使用同步機(jī)時(shí)，將電機(jī)軸角放在30℃，r1及r2的調(diào)試同上。
6激磁信號電路
在有些情況下．旋變及同步機(jī)的激磁信號要其本身產(chǎn)生，這時(shí)可用圖11所示的正弦波發(fā)生器，后面加一個(gè)功率放大電路塊。
圖11電路產(chǎn)生的正弦波的頻率約為400hz。注意在旋變及同步機(jī)軸角編碼中，激磁信號的頻率無需要求很準(zhǔn)確。這也是本方案的特點(diǎn)之一。
|
