[發(fā)明專利]一種高精度軸角信號轉(zhuǎn)換模塊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010432257.X
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111752310A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何華強(qiáng);高空;趙蘄林
• 申請（專利權(quán)）人: 哈船光電（武漢）有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G05B19/042
• 代理公司: 武漢藍(lán)寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 謝洋

本發(fā)明實(shí)施例提供一種高精度軸角信號轉(zhuǎn)換模塊，包括激磁調(diào)理電路、數(shù)字鎖存器、FPGA、DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大保護(hù)電路和輸出變壓器；DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端依次通過功率放大器和過流過壓保護(hù)電路連接輸出變壓器。本發(fā)明實(shí)施例提供的高精度軸角信號轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)簡單，體積小，采用FPGA直接控制DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器，生成三線/四線軸角信號，三線/四線軸角信號經(jīng)過功率放大保護(hù)電路和輸出變壓器輸出，具有最大5VA的負(fù)載能力，16位轉(zhuǎn)換精度，且?guī)в羞^流、過熱保護(hù)功能。解決了現(xiàn)有的數(shù)字－自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換器體積大，功能單一，沒有過流、過熱保護(hù)，會(huì)影響其使用及安裝的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及嵌入式信號處理領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度軸角信號轉(zhuǎn)換模塊。

背景技術(shù)

在角度位置控制系統(tǒng)中，隨著軸角轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展，對軸角轉(zhuǎn)換器的精度，功能、體積、工藝要求、散熱等都提出更高要求。

高精度數(shù)字-軸角信號轉(zhuǎn)換模塊在滿足數(shù)字到自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器信號轉(zhuǎn)換的功能基礎(chǔ)上，精度可達(dá)16位，體積較小，并帶有數(shù)據(jù)所存，過流、過熱保護(hù)等功能。在對于精度較高的單通道應(yīng)用場景，試驗(yàn)室等高精度檢測設(shè)備中有較大的應(yīng)用空間。

當(dāng)前大量使用的數(shù)字－自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換器主要由以下幾個(gè)部分組成：參考變壓器、象限選擇開關(guān)、正余弦乘法器、功率放大器、輸出變壓器等。其工作原理是：參考信號通過變壓器隔離降壓后，作為角度模擬信號的電壓基準(zhǔn)，通過引入數(shù)字全角量(14位自然二進(jìn)制碼)經(jīng)正、余弦乘法器之后，被轉(zhuǎn)換成代表角度的正余弦信號，在經(jīng)功率放大器放大后，具有1.3VA 的負(fù)載能力，在經(jīng)輸出變壓器隔離、升壓后，變成自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器形式的三線/四線模擬信號輸出。

現(xiàn)有的數(shù)字－自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換器，主要采用乘法器生成正余弦信號，再通過Scott變壓器進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，變換成三線/四線信號，分辨率一般為12位、14位，精度一般為10位、12位，體積大，功能單一，沒有過流、過熱保護(hù)，從而影響轉(zhuǎn)換器的使用和安裝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種高精度軸角信號轉(zhuǎn)換模塊，用以解決現(xiàn)有的數(shù)字－自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換器體積大，功能單一，沒有過流、過熱保護(hù)，會(huì)影響其使用及安裝的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種高精度軸角信號轉(zhuǎn)換模塊，包括激磁調(diào)理電路、數(shù)字鎖存器、FPGA、DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大保護(hù)電路和輸出變壓器；

所述激磁調(diào)理電路連接所述DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第一輸入端，輸出參考信號至所述DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器，作為DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)輸入；

所述數(shù)字鎖存器通過所述FPGA連接所述DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第二輸入端，所述DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端依次通過功率放大器和過流過壓保護(hù)電路連接輸出變壓器；

外部輸入的16位二進(jìn)制角碼通過數(shù)字鎖存器進(jìn)入FPGA，F(xiàn)PGA解析輸入的二進(jìn)制角碼，控制DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成三線/四線軸角信號，所述三線/ 四線軸角信號經(jīng)功率放大保護(hù)電路和輸出變壓器輸出三線自整角機(jī)信號或四線兩相的旋轉(zhuǎn)變壓器信號。

進(jìn)一步，所述激磁調(diào)理電路包括第一變壓器和運(yùn)算放大器；所述第一變壓器通過運(yùn)算放大器連接所述DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第一輸入端。

進(jìn)一步，所述運(yùn)算放大器為AD8512BRZ。

進(jìn)一步，所述數(shù)字鎖存器為SN74AHC373。

進(jìn)一步，所述FPGA采用XC3S50AN芯片。

進(jìn)一步，所述DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器為AD5543BRM。

進(jìn)一步，所述功率放大保護(hù)電路包括功率放大電路和保護(hù)電路，所述功率放大電路包括連接DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端的功率放大器，所述保護(hù)電路包括與所述功率放大器連接的熱敏電阻。

進(jìn)一步，所述功率放大器的型號為OPA548。