[其他]多路同步機(jī)的轉(zhuǎn)角-數(shù)據(jù)變換器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86100788
• 申請(qǐng)日: 1986-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86100788A
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何遠(yuǎn)熙
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連電子研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01D5/12
• 分類(lèi)號(hào): G01D5/12;H02K24/00
• 代理公司: 大連市專(zhuān)利服務(wù)中心
• 代理人: 任洪成

本發(fā)明涉及一種軸轉(zhuǎn)角的數(shù)碼變換器，特別涉及一種多路同步機(jī)（自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器）的轉(zhuǎn)角數(shù)碼變換器。

現(xiàn)有的將同步機(jī)的轉(zhuǎn)角直接從輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)變成碼，大都采用移相法。并且美國(guó)已有組件出售。移相法的基本出發(fā)點(diǎn)是依據(jù)同步機(jī)的轉(zhuǎn)角與同步機(jī)輸出二相載頻之間的相移成正比，而把這個(gè)相移的間隔變?yōu)榉讲ǎ⒂米鲗?duì)一個(gè)高頻脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的閘門(mén)，所計(jì)的數(shù)即可代表該同步機(jī)的轉(zhuǎn)角。蘇聯(lián)1982年發(fā)表的號(hào)為955152題為《軸轉(zhuǎn)角的數(shù)碼變換器》的專(zhuān)利，也采用移相法。即把與軸轉(zhuǎn)角成正比的相移變?yōu)榉讲ǎ皇怯糜?jì)數(shù)法，而是將此方波進(jìn)行電壓積分，再將此積分電壓轉(zhuǎn)變成數(shù)碼。

移相法要求同步機(jī)載頻的波形是比較理想的正弦波，任何諧波都會(huì)影響其相移;還要求電壓波動(dòng)要小，任何電壓波動(dòng)也會(huì)影響相移。由于同步機(jī)在不同的轉(zhuǎn)角時(shí)，其相移也不同，所以不能隨時(shí)讀取數(shù)碼，只能在計(jì)數(shù)完畢（或方波電壓積分完畢）的特定時(shí)刻才能讀數(shù)，即轉(zhuǎn)換速度慢。由于移相法很難做到轉(zhuǎn)角和相移的嚴(yán)格線性關(guān)系，因而提高精度受到了限制。移相法更容易受到電源頻率波動(dòng)的影響，而電源頻率的波動(dòng)，在某些場(chǎng)合下是經(jīng)常發(fā)生的（特別是逆變電源，如許多雷達(dá)的電源）。

本發(fā)明的目的是提供一種采用微機(jī)（或計(jì)算機(jī)，下同省略）處理的直接把多路（或單路）同步機(jī)輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成角度數(shù)據(jù)的變換器。本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的電路，用較低的成本，即可提高轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度。

本發(fā)明的變換器，不受同步機(jī)載頻波形失真、電壓波動(dòng)及頻率波動(dòng)的影響，轉(zhuǎn)換速度快，隨時(shí)可以讀取同步機(jī)的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，而且任何角度的精度都一樣。特別適合多路同步機(jī)轉(zhuǎn)角的同時(shí)測(cè)量。但本發(fā)明只適合于有微機(jī)應(yīng)用的場(chǎng)合。在微機(jī)中只要?jiǎng)澇鲆粋€(gè)中斷程序就可以了，而不影響微機(jī)主程序工作。實(shí)際上轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變成數(shù)碼大部分也是供微機(jī)處理的。

為了便于理解本發(fā)明，首先簡(jiǎn)述一下本發(fā)明中同步機(jī)轉(zhuǎn)角的計(jì)算和判別。

同步機(jī)輸出二相被其轉(zhuǎn)角調(diào)制的信號(hào)，其包絡(luò)是正交的。如果象自整角機(jī)輸出是三相的，那么可以通過(guò)SCOtt變壓器變成正交的二相。經(jīng)同步檢波后，解出二個(gè)正交的低頻信號(hào)，對(duì)應(yīng)調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)。二相關(guān)系如下：

a＝ASinθ

b＝ACOSθ

式中a為a相的瞬間值;b為b相的瞬間值;A為幅值;θ為瞬間轉(zhuǎn)角。

同步機(jī)360°轉(zhuǎn)角可分為四個(gè)象限。上述二相正交的低頻信號(hào)在四個(gè)象限中簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：

一象限????Sin（θ+2π）＝Sinθ

COS（θ+2π）＝COSθ

二象限 Sin（θ+ (π)/2 ）＝COSθ

COS（θ+ (π)/2 ）＝-Sinθ

三象限????Sin（θ+π）＝-Sinθ

COS（θ+π）＝-COSθ

四象限 Sin（θ+ 3/2 π）＝-COSθ

COS（θ+ 3/2 π）＝Sinθ

由上述四組數(shù)學(xué)式可見(jiàn)，只要知道a相和b相的符號(hào)位，就可以判別轉(zhuǎn)角在哪一個(gè)象限，然后再計(jì)算θ值。

為了保證θ值的精度和減少電源電壓的影響，利用二相信號(hào)正交的特點(diǎn)，在每個(gè)象限里分二段來(lái)計(jì)算它們的tgθ或Ctgθ值。當(dāng)tgθ＞1時(shí)，計(jì)算Ctgθ;當(dāng)Ctgθ＞1時(shí)，計(jì)算tgθ。即以45°作分界線。因?yàn)閠g≤1或Ctgθ≤1計(jì)算的θ值，角度與函數(shù)值的關(guān)系線性較好，保證了計(jì)算精度;又由于tgθ＝ (Sinθ)/(COSθ) ＝ 1/(Ctgθ) ，即由正交的二相相除而得，則減少了電源波動(dòng)的影響。

根據(jù)上述的分段計(jì)算和360°內(nèi)分成四個(gè)象限，則實(shí)際角度分八個(gè)區(qū)來(lái)計(jì)算，列表如下：

以上轉(zhuǎn)角的判別和計(jì)算，是把被同步機(jī)轉(zhuǎn)角調(diào)制的二相電信號(hào)解調(diào)出包絡(luò)之后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，再送到微機(jī)運(yùn)算的。微機(jī)的中斷處理和運(yùn)算程序是很簡(jiǎn)單的，這里就不贅述了。

當(dāng)然真正的機(jī)械起始角度和電氣起始角度存在著一個(gè)固定的差值，測(cè)出這個(gè)值并減去之，便可以得到真正的角度。

本發(fā)明有兩種不同的方案。其一，轉(zhuǎn)換精度高，但成本偏高;其二，轉(zhuǎn)換精度略低，但成本卻大大下降。以適于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。

〔方案一〕

現(xiàn)就圖1～5為例，比較詳細(xì)地?cái)⑹鲆幌卤痉桨傅木唧w內(nèi)容。

圖1為四路同步機(jī)轉(zhuǎn)角同時(shí)測(cè)量的電路方框圖。當(dāng)然可以接更多的同步機(jī)，只要選擇合適的多路模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或增加其數(shù)量就可以了。只是為了說(shuō)明的方便，僅以四路為例。其中二臺(tái)為自整角機(jī)，二臺(tái)為旋轉(zhuǎn)變壓器。