基于AD2S1200的旋变接口电路设计及信号处理
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1.测试项目及名称旋转变压器解码芯片AD2S1200功能测试。
2.试验目的和要求1)芯片功能的测试2)对芯片编程后的测试3)芯片外围电路(CAN通讯)测试3.被测样品的型号、名称及主要性能指标本试验的被测电路板为专门的AD2S1200外围电路的电路板,集成了解码外围电路,主控芯片及CAN通讯电路。
4.测试方法、步骤及测试结果1)电路及线束的连接a)正确连接被测板的电源,给被测供12V电压,待板上电源指示灯亮,显示正常。
b)正确连接旋转变压器与被测板,使六个相应的旋变信号正确接入板内。
c)连接CAN通讯线与被测板的通讯电路,使之能正常通讯2)根据AD2S1200的通讯时序以及外围电路,正确地编写程序,烧入主控芯片,程序明细见附件1.3)硬件电路的调试a) 测量被测板上电源正负极是否短路,正常上电,观察电源批示灯是否点亮。
如点,则进行下一步测试。
b) 将旋转变压器调整到零位置,即输出结果COSIN信号输出为最大值时,而SIN信号输出为0。
c) 给被测板供12V电源,待指示灯亮后,测量被测板上旋变输入信号是否正常输入解码芯片。
4) 程序代码的编写与测试a) 连接仿真器,编写简单代码对DSP的输入输出进行测试,验证DSP工作正常及基础代码程序是否正常。
b) 按照DSP与AD2S1200的通讯时序进行程序代码的编写,同时编写CAN通讯部分的代码,以便验证测试结果。
5)功能测试步骤a) 连接CAN通讯工具,观察是否可以正常通讯,如果通讯正常,正常启动被测板,利用波形记录仪观察DSP与解码芯片通讯的各时序信号是否正确。
b) 将旋转变压器分别旋转到0,45,90,135,180,225,270,315度观察上位机数据解码回来的数据,验证结果的正确性。
测试结果1 当旋转变压器的角度为0度时,测试的芯片输入波形,上位机结果及通讯时序各信号波形如下。
波形说明:a)芯片输入波形中,红色为sin输入信号,黄色为cos输入信号;b)时序信号输入波形中,从上至下信号分别为:DATA(紫色),SCLK(红色),SAMPLE(灰色),CS(蓝色)。
旋转变压器信号处理的分析与研究【摘要】在现代工业控制中,人们对运动对象的精度和速度要求越来越高,伺服控制系统因其稳定性好、精度高、动态响应快、抗干扰能力强等特点,应用越来越广泛。
旋转变压器具有结构坚固、维护方便、抗扰能力强、使用可靠等诸多优点,它能测量出旋转机构的绝对位置信息,在伺服控制系统中得到了广泛的应用。
本文介绍了旋转变压器的工作原理,针对它的信号处理问题,首先设计了基于专用芯片的旋转变压器信号处理方法,给出了硬件电路设计和软件设计,实际测试了伺服控制系统中的电机转子的速度和绝对位置,对测试结果进行了分析。
【关键词】伺服控制系统;旋转变压器;信号处理;绝对位置;观测器1.伺服控制系统介绍伺服控制系统是输出量能精确地跟随或者复现输入变量的一类自动控制系统。
在现代工业控制中,大多数工业设备都需要实现高精度、稳定地控制。
一般情况下,伺服系统由伺服电动机、功率驱动器、控制器和传感器四大部分组成。
对伺服系统,应具有稳定性好、精度高、动态响应快、抗干扰能力强等基本的要求。
而要满足上述最基本的要求,伺服系统最基本的特征应该有:系统中有高精度的传感器,能准确地给出输出量和状态的电信号;功率驱动器及控制系统都必须是可逆的;有足够大的调速范围及足够强的低速带载能力;快速的响应能力和较强的抗干扰能力。
2.旋转变压器的工作原理旋转变压器是一种能够转动的变压器。
早期的旋转变压器(下文中出现的“旋变”是“旋转变压器”的简称)主要用于计算机解答装置,是构成模拟计算机的主要组成部分。
旋转变压器的输出根据转子的转角,输出特定函数变化的电气信号,如正弦、余弦、线性信号等,对变压器的次级绕组进行特殊设计,也可以产生特殊函数的电气信号。
旋转变压器的励磁绕组由单相电源供电,电压为励磁绕组S1~S2通入励磁电流后产生脉振磁场,在次级的输出绕组中产生感生电动势。
当旋变的转子转动时,由于励磁绕组和次级输出绕组的相对位置发生变化,因而次级输出绕组感生的电动势也发生变化,在结构上次级输出的两相绕组在空间上成正交的90°电角度,故两相输出电压为:其中,U1m—励磁电压的幅值,ω—励磁电压的角频率,U2s—正弦相的输出电压,U2c—余弦相的输出电压,U2m—次级输出电压的幅值;θ—旋变转子的转角。
基于AD2S1210的旋变解码电路设计刘芸邑;郑婕;李燕;田桂平;魏伟;陈洁【摘要】This paper introduces a resolver decoding circuit based on the position detection of a step-stare panoramic imaging platform. Through the use of AD2S1210(revolving transformer/digital converting IC produced by ADI), to decode the resolver J78XFS009, a decoding circuit is designed. The design includes the basic working of ADS2S1210, the interface circuit and the connecting circuit between the micro-controller and resolver and so on. The whole circuit has the advantages of simple structure, high reliability, working stability, high precision and better noise immunity, etc. It can be used under harsh environments, so it has high value of practical use. The experimental results show that the circuit can detect the position signals of the DC motor accurately, so it can contribute to achieve a more precise closed loop control of DC motors.%介绍了在步进凝视扫描成像平台的位置检测中,传感器的解码电路。
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基于双通道旋转变压器的高精度测角系统设计崔建飞;孙凤鸣【摘要】为实现伺服电机驱动回旋机构应用中的角秒级的角度测量精度.选用电气误差小于±10″的无刷双通道旋转变压器作为角度位置传感器,设计了双通道旋转变压器的激励及解算电路,通过数字信号处理器(Digital SignalProcessor,DSP)TMS320F28335读取解算电路输出的角度位置.与传统的无刷双通道旋转变压器角度解算电路相比较,可以有效减少软件算法中数据整合和纠错部分的工作量.实验结果表明该系统能稳定输出高质量的角度位置指示信号.适用于伺服电机定位控制等需要高精度角度位置反馈的场合,具有可靠性高、精度高、软件开销少的优点.%The aim of this study was to implement high precision angel measurement of rotary device. Two speed resolver which electrical error is less than ± 10″ was utilized to as angle position angle. Powering and decoding circuits were designed for the two speed resolver. The angle information was then read by Digital Signal Processor (DSP)TMS320F28335. Compared with other decoding methods of two speed resolver,this study can reduce software consumption on data integration and error correction. The results we obtained demonstrate this system could output high quality angle position indication signal with features of high precision,high reliability and simply coding.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)011【总页数】5页(P136-139,144)【关键词】角度测量;双通道旋转变压器;双通道轴角数字转换模块;TMS320F28335【作者】崔建飞;孙凤鸣【作者单位】天津津航计算技术研究所天津300300;天津市航空电子综合显示控制重点实验室天津300300;天津津航计算技术研究所天津300300;中国民航大学中欧航空工程师学院,天津300300【正文语种】中文【中图分类】TN79+2在运动系统的精密控制领域,角度位置的测量至关重要,常用的角度位置传感器包括光电编码器[1]、霍尔传感器[2]、旋转变压器[3](以下简称旋变)等种类。
电动伺服旋转变压器的激磁放大电路研究崔业兵;许敬;李裕;曾凡铨;傅俊勇【摘要】旋转变压器有足够大的激磁信号才能得到较高的位置精度,而解码芯片提供的激磁信号较小,因此需要设计放大电路对激磁信号进行放大。
以解码芯片AD2S1200为基础,对旋转变压器TS2620N21E11的激磁放大电路进行研究,设计了四个激磁放大电路,并详细地介绍了它们的工作原理。
采用高输出电流运放构成的放大电路结构简单,但成本较高,而采用普通运放加无输出电容的功率放大电路时,尽管电路结构略显复杂,但成本较低。
仿真和实验结果均证实了所设计的激磁放大电路的正确性和实用性。
%The rotary transformer can obtain the high position accuracy with strong enough exciting signal,while the de⁃coding chip provides poor exciting signal,it is necessary to design the amplifying circuit to amplify the exciting signal. On the basis of decoding chipAD2S1200,the exciting amplifying circuit of the rotary transformerTS2620N21E11 is studied. Four exciting amplifying circuits were designed,and their working principles are introduced in detail. The analysis results show that the ampli⁃fying circuit composed with the high output current amplifying circuit has simple structure but high cost;the power amplifying circuit with general operational amplifier and no output capacitance has slightly complex circuit structure but low cost. Both the simulation and experiment results verify that the exciting amplifying circuit is correct and practical.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)024【总页数】6页(P167-171,175)【关键词】AD2S1200;TS2620N21E11;激磁放大;OCL【作者】崔业兵;许敬;李裕;曾凡铨;傅俊勇【作者单位】上海航天控制技术研究所,上海201109;上海航天控制技术研究所,上海201109;上海航天控制技术研究所,上海201109;上海航天控制技术研究所,上海 201109;上海航天控制技术研究所,上海 201109【正文语种】中文【中图分类】TN710-34;TM351在常用的光电编码器、霍尔传感器和旋转变压器(旋变)等转子位置传感器中,旋变是机械结构非常坚固的设备,可以在有灰尘、油、高温、振动以及放射性等非常恶劣的环境下情况下工作,且自身具有抑制共模干扰的能力,这使得旋变只需要4根线来传输角度信号,也使其非常适于应用在重型机械加工和航空工业[1⁃2]。
旋变位置解码系统的设计【摘要】基于旋转变压器及其解码芯片的原理与特点,采用AD2S1205解码芯片构建了旋变位置解码系统,并设计了相应的硬件电路、软件解码程序,搭建了旋变解码测试系统。
实验结果表明,旋变位置解码电路设计合理,信号时序正确,能够输出稳定可靠的位置信号。
【关键词】旋转变压器;AD2S1205;位置信号1.引言随着永磁同步电机在工业、农业、航天等各领域的广泛应用,永磁同步电机在电动汽车驱动系统领域也得到同步发展。
众所周知,永磁同步电机的稳定可靠运行,需要安装位置传感器来检测位置信号。
因旋转变压器(简称旋变)通过与相应的解码芯片配合即可对电机转子位置进行检测,所以旋变作为较为可靠的绝对位置传感器被广泛采用。
目前很多专家学者开始研究旋变位置解码系统[1-4],随着旋变及其解码芯片技术的不断发展,旋变的可靠性更高,解码电路也更加紧凑。
本文采用当前最新一代可变磁阻旋变和与之配合的解码芯片AD2S1205,设计了相应的旋变位置解码系统,并通过测试系统验证了系统的可靠性。
2.旋变工作原理旋变的通常配置是初级绕组位于转子上,两个二次绕组位于定子上。
本系统采用的可变磁阻旋变的转子上则不存在绕组,如图1所示,初级绕组和二次绕组均位于定子上,转子的这种特殊设计可使得次级耦合随着角位置变化而发生正弦变化。
图1 旋转变压器原理图无论何种配置,旋变正弦绕组的输出电压是,余弦绕组的输出电压是,如(1)式和(2)式所示。
其中:为轴角,为转子激励角频率,E0为转子激励幅度。
(1)(2)可变磁阻旋变初级绕组采用交流基准源激励,两个次级绕组机械上交叉90°。
定子二次绕组上耦合出的电压幅度是转子相对于定子角位置的函数,旋变输出信号如图2所示。
图2 旋变输出信号转换器跟踪轴角的原理为,转换器产生输出角,然后反馈以与输入角相比较。
当转换器正确跟踪输入角度时,二者之间的误差将被驱动至0。
为了测量误差,将(1)式乘以,(2)式乘以,其差值为:(3)通过利用内部产生的合成参考来解调该信号,(3)式可简化为(4)式:(4)当角度误差的值很小时,(4)式即近似等于。