[發明專利]基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置和方法

無效

• 申請號: 201110418563.9
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102403938A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 蕫海鷹;李曉青;李帥兵;李欣;閆軍
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H01F38/18
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬林

技術領域

本發明涉及旋轉變壓器領域，具體地，涉及一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置和方法。

背景技術

在力加載控制系統中需要對電機的角位置、速度進行閉環控制，從而實現高逼真度的力加載，所以角位置、速度測量是否精確對系統而言非常關鍵。傳統的角位置、速度檢測主要以光電編碼器為主，但光電編碼器每個碼道的黑白分界線總有一半與相鄰內圈碼道的黑白分界線是對齊的，這樣就會因黑白分界線刻畫不精確造成粗誤差等缺點，隨著電子工業的發展，電子元器件集成化程度的提高，旋轉變壓器的信號處理電路變得簡單、可靠，價格也大大下降，因此，運用旋轉變壓器實現角位置、速度檢測的方法由于其測速范圍寬、精度高、動態響應好、簡便可靠等優點而在航空航天、工業、交通以及民用領域得到了廣泛的應用。目前，大部分的旋轉變壓器信號解碼都采用專用的旋轉變壓器模數轉換電路來完成，并運用微處理器和CPLD來共同完成相應的控制，但是外圍電路和各個模塊之間的通信比較復雜，而且系統結構不靈活。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置和方法，以實現外圍電路和各個模塊之間的通信簡單，而且系統結構靈活的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置，其特征在于，包括DSP控制電路、FPGA電路、模數轉換電路、輸入信號的調理電路、輸出勵磁信號緩沖電路和旋轉變壓器，所述FPGA電路與模數轉換電路電連接，輸出勵磁信號緩沖電路的輸入端電連接在模數轉換電路上，其輸出端電連接在旋轉變壓器上，所述旋轉變壓器的輸出端電連接在輸入信號的調理電路上，輸入信號的調理電路的輸出端電連接在模數轉換電路上，所述DSP控制電路與FPGA電路電連接在一起。

根據本發明的優選是實施例，上述輸入信號的調理電路為4路輸入信號的調理電路。

根據本發明的優選是實施例，上述輸出勵磁信號緩沖電路為2路輸出勵磁信號緩沖電路。

根據本發明的優選是實施例，上述FPGA電路上連接有至少兩路模數轉換電路。

根據本發明的優選是實施例，所述DSP控制電路：為整個裝置的主控制器，讀取FPGA電路采集的電機的角位置、速度、加速度信號；

所述FPGA電路：發出片選信號給模數轉換電路，設定該模數轉換電路的閥值，并選通一路模數轉換電路，關閉另外的模數轉換電路，讀取旋轉變壓器的相應的角位置和速度數字信號并計算出相應的加速度信號，把它們存貯在所述FPGA電路的相應地址中；

所述模數轉換電路：將接受的來自上述FPGA電路和輸入信號的調理電路的信號進行數模轉換；

所述輸出勵磁信號緩沖電路:將上述模數轉換電路轉換的勵磁信號經過功率放大處理之后輸出給旋轉變壓器；

所述輸入信號的調理電路：將旋轉變壓器輸出的代表電機角位置和速度的正余弦信號經過濾波和放大處理后輸出給所模數轉換電路。

同時本發明的技術方案還公開了一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理方法，包括以下步驟：

由所述FPGA電路發出片選信號，同時選通模數轉換電路，并根據系統的實際需要，由所述FPGA電路對模數轉換電路的寄存器進行閾值的給定；

所述FPGA電路發出片選信號，選通一路模數轉換電路，關閉其他路模數轉換電路；

所述選通的模數轉換電路按照事先設定的閾值輸出相應的勵磁信號；

所述輸出勵磁信號緩沖電路將上述勵磁信號進行功率放大處理后輸出給旋轉變壓器；

所述旋轉變壓器接受到上述放大處理后的勵磁信號進行旋轉；

所述輸入信號的調理電路將旋轉變壓器輸出的代表電機角位置和旋轉速度的正余弦信號經過濾波和放大處理后輸出給所模數轉換電路；

所述模數轉換電路將上述處理后的模擬信號轉換為數字信號，并輸出給FPGA電路；

所述FPGA電路按照相應的時序讀取相應的電機角位置和速度數字信號，并計算出相應的加速度信號，并將電機角位置、速度和加速度的信號信息存貯在所述FPGA電路的相應地址中。

本發明的技術方案，采用FPGA電路實現多路電機角角位置、速度和加速度信號的檢測和解碼處理，從而實現了多維伺服加載系統的閉環控制，因采用單個FPGA電路控制多路旋轉變壓器，使得外圍電路和各個模塊之間的通信簡單。整個系統結構比較靈活。