同步機及旋轉變壓器二級軸角編碼糾錯方法
張俊科（國防科技大學）
【摘 要】介紹同步機及旋轉轉變壓器二級軸角編碼糾錯方法。這種方法可適于任何二級數字系統。
【主題詞】同步電機，旋轉變壓器，軸角編碼，糾錯
1 粗精組合提高精度
利用粗精組合提高精度是廣泛使用的方法。便如常見鐘表的時針及分針，時針是粗測，分針是精測；游標卡尺洌量，主尺是粗測，游標尺是精測。在數字控制系統中，利用旋轉變壓器及同步機的粗精組合機構如圖1所示。
圖1中n為傳速比，以前傳速比多為20～30，現在傳速比已提高，如326d等。傳速比n-20．其意思是粗軸轉過時，精軸轉過20。粗軸轉過一圈時，精軸轉過20圈。
粗精組合的基本思想是利用傳速比放大，而后繼續測量達到提高精度的目的。最后粗精讀數合為一體時，粗級編碼只測得精級軸角的整圈數。因精級轉一圈。故
·粗讀數為11×18。=198。
·精讀數為17.3。
。組合讀數為198。+17.3。=215.3。
可見，經過粗精組合，測量的精度提高了。
2粗精紐合的糾錯
粗精組合法可以達到提高精度的目的。但是這里要有一個條件，即要保證粗讀整數不能有差錯，因為一旦粗讀整數有錯，精讀小數再準確也是無意義的。
但是由于種種原因，例如旋轉變壓器、同步機誤差，編碼電路的誤差等均會使粗讀整數產生一個單位的讀數誤差。這種誤差發生于粗讀整數在二個刻度的邊界狀態下，這種誤差或者使粗讀整數多了一個“l”，或者少了一個“J”。
在傳速比n：20的情況下，粗讀整數差的這個1．就是l8度的誤差。顯然這是****不能容許的。通過下面分析可知．盡管編碼器中各個元器與電路的精度再高，這種誤差也是無法****避免的，它們屬于原理性的誤差，因此必須研究這種誤差是怎樣產生的及其糾正方法。
2.1粗讀整數
設粗精軸的傳逮比為1：20，這表示將粗級軸角分為20個刻度，因傳速比為l：20，故粗級軸角每轉18度，精級軸角轉過360度。圖2示出了粗軸
角與精軸角嚴格對應的1青況。粗軸轉一大格，精軸轉一圈。若將粗級的每一大格又等分四小格，則小格與粗級的1／d圓周對應，圖2中用箭頭表示軸角位置。(a)為粗軸轉過正好三大格又一小格時；(b)為粗軸轉過了三大格二小格時，精軸位于1 80度時的情況；(c)為粗軸轉過三大格三小格時，精軸位于270度時的情況；(d)為粗軸正轉過四大格．精軸位于360度時的情況。
如圖3(a)所示。
應該注意到，因為粗精之間是靠傳速比來聯系的．而粗精軸編碼數是獨立的，由于實際設備精度受限，編碼中各部分總免不了有一微小誤差，只要有一誤差就有可能產生圖3(b)中的情況。即實際粗讀整數為3，其效果如圖3的軸位，這種情況叫做整數少了一個1相當于有1 8度的誤差。
換言之，粗讀整數應而實際讀3
這種情況下，正確讀數時，粗讀整數本應為3，但由于粗讀整數非常接近于d，只要有一微小誤差，就會使粗讀數變為d，這樣真正軸角本應為3×18p，而實際讀數為4×18度，這就相差了18度，如圖d所示，這種情況叫做多了一個1。
由上述分析容易看出，這種誤差是原理性的誤差，依靠提高器件電路及電機的精度來達到避免這種誤差是不可能的。器件電路及電機精度的提高只會減少產生這種誤差的概率。
所謂糾錯就是判斷粗讀整數是否有錯，如有錯，應加以糾正。
2.2余數比較法
設粗精傳速比為n，n-20，****糾錯能力。討論的前提是各種因素所造成的****誤差不得大于土1.5度。若大于士1.5度，本糾錯方法無能為力。（注意。給定的士4.54的允許誤差范圍是相當大的）。
因n-20所以粗軸分為20個刻度，每個刻度之間的角度為1 8度。再將每個刻度分四個區間，四個區間對應的余數如表1所示。
由上述分析可見，若用電子計算機來糾錯，可根據所在區間及o輒的余數大小來判斷糾錯。具體糾錯規則為
a．當在0。～90。區間時，而OSl的余數為13.5～18度時，則表示粗整數讀數少了一個1．應加1。
b．當在270。～360。區間時，而08L的余數為0。N11.5。時，則表示OSL整數讀數多了一個1．應減1.
3基本參數設計
已知軸角范圍為0。～360。，要求最小刻度為△o，傳速比為n，則
a．粗精組合系統總的編碼二進制位數n總
b。粗讀數的位數n,li為
c．精讀數的位數n柏為
d。粗軸編碼器ADC的位數n租ADC為
式(d)中-3是因為符號位將360分為8個區間或12個區間，占了三位2是考慮到糾錯需要。
e。精軸編碼器ADC的位數ADC為
式(5)中-3的理由同式(4)。
日本有關企業開發的用于控制無刷DC（直流）電機的1C(集成電路)，其特性功能歸納起來主要有以下幾點：
①帶有過電流、防止燒損的保護電路I②具有記憶和測速功能；
③記憶消除后能自動恢復
④使用的電壓范圍廣
⑤輸出電流多樣化
⑥內藏用于霍爾器件的恒流電源
⑦外部零件少。
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