[發明專利]一種自整角機/旋轉變壓器的數字轉換器轉換方案有效

申請號：	201310186444.4	申請日：	2013-05-08
公開（公告）號：	CN103336459A	公開（公告）日：	2013-10-02
發明（設計）人：	朱向冰;馬書芳;李康;郝文良;陳瑾;黃哲;徐曉亮	申請（專利權）人：	安徽師范大學
主分類號：	G05B19/042	分類號：	G05B19/042
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	241000 安徽省蕪湖市***	國省代碼：	安徽;34
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種整角機旋轉變壓器數字轉換器轉換方案
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種對自整角機/旋轉變壓器軸角信號數字化處理，把自整角機/旋轉變壓器信號轉換成計算機所需要的數字信號的方案。

背景技術

自整角機在伺服系統中被用作測量角度的位移傳感器，還可用以實現角度信號的遠距離傳輸、變換、接收和指示，廣泛用于航海、航空、航天系統的跟蹤控制，也可用于數控機床和機器人等設備中。

旋轉變壓器是一種精密角度、位置、速度檢測裝置，適用于所有使用旋轉編碼器的場合，特別是高溫、嚴寒、潮濕、高速、高震動等旋轉編碼器無法正常工作的場合，被廣泛應用在伺服控制系統、機器人系統、機械工具、汽車、電力、冶金、紡織、印刷、航空航天、船舶、兵器、電子、冶金、礦山、油田、水利、化工、輕工、建筑等領域的角度、位置檢測系統中。也可用于坐標變換、三角運算和角度數據傳輸、作為兩相移相器用在角度--數字轉換裝置中。

自整角機/旋轉變壓器作為軸角測量元件，具有測量精度高、結構簡單，同其它角度測量方案相比，自整角機/旋轉變壓器具有明顯的優勢；在控制領域中，為了適應計算機的信息處理和控制，需要將自整角機/旋轉變壓器輸出的交流電壓信號變成數字量。

美國的自整角機/旋轉變壓器-數字轉換器SDC/RDC1740，采用BiMOS技術，使用了微型變壓器、高速數字SIN/COS乘法器、誤差放大器、相敏解調器、積分器、壓控振蕩器、可逆計數器，使得成本非常高，且算法較復雜。

在中國的自整角機/旋轉變壓器-數字轉換器技術中：

有的采用基于高壓BiMOS工藝的高壓集成電路，如申請號為201010126443.7名稱為“單芯片的自整角機/旋轉變壓器-數字轉換方案”的中國專利中，由可修調固態控制變壓器電路、交流誤差放大電路、高通濾波電路、相敏解調電路、二階積分電路、壓控振蕩電路、計數電路和電平轉換電路組成，存在下述問題：電路結構過于復雜；使用多級放大器串聯，每級放大器都存在零點漂移和溫度漂移，串聯后，漂移被逐漸放大；使用二階RC高通濾波器，電容會造成相位偏移，自整角機/旋轉變壓器都同時輸出多路信號，對各路信號同時處理時，各路電容參數很難達到一致，且沒有對電容進行修調，電容誤差較大，增大了角度的測量誤差；該電路中沒有隔離放大器，在長距離傳輸中，電路受到干擾，可能產生瞬間高壓，容易損壞電路。

有的采用基于CMOS工藝的低壓集成電路，如申請號為200810013440.3，名稱為“高精度CMOS集成電路自整角機/旋轉變壓器-數字轉換技術”的中國專利中，其電壓只有±5V，輸入信號的幅度較小，轉換精度低，由于包含多個部分，電連結構較復雜，穩定性差，輸出數據功能單一，固態控制變壓器電路采用開關電容技術，具有開關噪聲。

有的采用分體式結構，往往存在體積大、集成度低、可靠性差等缺陷，不能在實時跟蹤系統等高精度要求的場合中應用，不利于角度測量及控制領域中的推廣使用。

因此，需要迫切的解決上述問題，提供一種成本低、電路簡單、精度較高、可靠性高的自整角機/旋轉變壓器數字轉換方案。

發明內容

本發明所要解決的問題是針對現有技術的不足，提供一種成本低、電路簡單、精度高、可靠性高、算法簡單的自整角機/旋轉變壓器的數字轉換方案。

本發明解決上述問題采用的方案是：

自整角機/旋轉變壓器信號經過隔離放大器進行隔離放大。

對于自整角機信號

V_S1＝E₀sinωtsinθ

V_S2＝E₀sinωtsin(θ+120⁰)

V_S3＝E₀sinωtsin(θ+240⁰)

對于旋轉變壓器信號

V_S1-S3＝E₀sinωtsinθ