[實(shí)用新型]一種具有21位精度的專用RDC測(cè)角裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220744934.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203132499U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉升;陳繼東;夏博;羅韡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安奇維科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B7/30
• 分類號(hào): G01B7/30;G01D5/249
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 潘憲曾

技術(shù)領(lǐng)域

??本實(shí)用新型涉及伺服控制領(lǐng)域高精度測(cè)角裝置。具體涉及一種一種具有21位精度的專用RDC測(cè)角裝置。

背景技術(shù)

測(cè)角技術(shù)是伺服控制領(lǐng)域的核心技術(shù)之一，對(duì)控制精度的影響具有重要意義。工程上通常采用編碼器或者多級(jí)旋轉(zhuǎn)變壓器作為測(cè)角部件，輔以必要的數(shù)字、模擬電路，完成數(shù)字化角度測(cè)量。在一些伺服控制器領(lǐng)域，由于高精度、小體積和抗惡劣環(huán)境條件（比如沖擊、振動(dòng)）影響等因素要求，通常使用雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器進(jìn)行角度測(cè)量。

雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的是包含有角度位置信息的正、余弦模擬電壓信號(hào)，分別為粗通道余弦高、低信號(hào)，粗通道正弦高、低信號(hào)，精通道余弦高、低信號(hào)，精通道正弦高、低信號(hào)。在32對(duì)極模式下，軸角轉(zhuǎn)過(guò)360度對(duì)應(yīng)粗通道輸出一個(gè)完整的正/余弦周期，而精通道則相應(yīng)輸出32個(gè)完整的正/余弦周期。上述粗、精通道信號(hào)分別送入AD公司生產(chǎn)的專用軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片（本設(shè)計(jì)采用AD2S82A），采用比值跟蹤的轉(zhuǎn)換方式，由用戶選擇外圍電阻、電容器件來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)角系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能、精度，參見(jiàn)圖1。

為了讓2片AD2S82A正確地工作，以便讀出相應(yīng)的16位粗、精通道數(shù)字量角度值，用戶還需設(shè)計(jì)時(shí)序控制、片選、相關(guān)查詢/中斷以及控制CPU電路。然后按照一定的粗精耦合及糾錯(cuò)算法，將2組16位的粗、精通道數(shù)據(jù)組合成實(shí)際使用的21位高精度測(cè)角數(shù)據(jù)。

在16位數(shù)據(jù)模式下，1LSB的測(cè)角誤差對(duì)應(yīng)19.2；在21位數(shù)據(jù)模式下，1LSB的測(cè)角誤差對(duì)應(yīng)0.618。

測(cè)角系統(tǒng)構(gòu)成及其與CPU接口電路，參見(jiàn)圖1。

時(shí)序控制是測(cè)角系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，相關(guān)控制信號(hào)只有滿足參見(jiàn)圖2所示條件的時(shí)序時(shí)，才能在16位數(shù)據(jù)總線上得到正確的角度值。AD2S82A的16位輸出口具有三態(tài)鎖存功能，可利用ENABLE和INHIBIT信號(hào)進(jìn)行鎖存與使能控制。當(dāng)BUSY為低電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，可以從輸出口讀取有效數(shù)據(jù)。ENABLE決定輸出數(shù)據(jù)的狀態(tài)，當(dāng)為高電平時(shí)，輸出為高阻態(tài)，低電平時(shí)才把鎖存器的數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)總線上。當(dāng)INHIBIT信號(hào)為低電平時(shí)，禁止輸出鎖存器的刷新，釋放INHIBIT信號(hào)，會(huì)自動(dòng)刷新鎖存器并產(chǎn)生一個(gè)BUSY信號(hào)。

通常，使用CPU讀取AD2S82的16位輸出數(shù)據(jù)時(shí)，首先要使所有的AD2S82A的INHIBIT?變?yōu)榈碗娖剑缓蟮却铋L(zhǎng)600ns后，再使要讀取的AD2S82A的ENABLE信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑俚却铋L(zhǎng)110ns，才能讀取輸出的數(shù)據(jù)。然后按照一定的算法把2組16位的數(shù)據(jù)組合為21位的數(shù)據(jù)。

上述設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn)如下：

1）電路復(fù)雜，占用PCB面積大；

2）可靠性差，由于系統(tǒng)具有交流激磁信號(hào)、直流電源信號(hào)、地址/數(shù)據(jù)總線信號(hào)以及時(shí)序控制信號(hào)，使得系統(tǒng)硬件調(diào)試麻煩，程序容易跑飛；

3）需要技術(shù)人員在CPU時(shí)序控制、接口電路設(shè)計(jì)方面投入大量精力；

4）需要技術(shù)人員掌握粗、精耦合算法，而普通技術(shù)人員不掌握該算法。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有21位精度的專用RDC測(cè)角裝置，使用者無(wú)需關(guān)心整個(gè)測(cè)角電路的模擬電路、接口時(shí)序等控制電路設(shè)計(jì)，只需將該電路裝置的引腳正確連接，然后給該電路裝置分配一個(gè)連續(xù)的奇、偶總線地址即可。

粗、精耦合算法集成在裝置控制器內(nèi)部，裝置對(duì)外只設(shè)計(jì)了16位數(shù)據(jù)總線，讀偶地址時(shí)輸出組合后21位數(shù)據(jù)的低16位，讀奇地址時(shí)輸出21位數(shù)據(jù)的高5位(D11-D15為有效位)，用戶只需在程序里將2組數(shù)據(jù)移位并相加即能還原21位精度的測(cè)角值，下面為一個(gè)典型的用戶應(yīng)用程序的例程。

Unsigned?long?int?Jiaodu;//?Jiaodu存放讀取的最終角度值

Unsigned?long?int?DL;//DL存放低16位角度值

Unsigned?long?int?DH;//DH存放高5位角度值

DL=inport(ADDR);//ADDR---偶地址

DH=inport(ADDR+1);

DL=?DL&0x0000ffff；//只取低16位

DH=?DH&0x0000f800;//只取D11-D15

Jiaodu=?DH<<5+?DL;//DH的數(shù)據(jù)左移5位變?yōu)镈16-D20，與低16位組

//合成最終21位角度值

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：