旋變式角度計的設計

孔祥飛 徐丹輝 紀永剛 王松亭 張立 劉忠強

【摘 ?要】本文采用雙通道無接觸旋轉(zhuǎn)變壓器分別對單對極的粗機旋轉(zhuǎn)變壓器和多對極的精機旋轉(zhuǎn)變壓器組合成測量實現(xiàn)高精度;利用多圈記憶旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路及其位置解算方法，提供高精度角度信息和轉(zhuǎn)速信息的同時，提供電機多圈絕對角度信息，并在系統(tǒng)掉電情況下仍然能夠完成對旋轉(zhuǎn)變壓器信息的解碼功能。

一、引言

作為角度位置的測量常用的有這樣幾種：光學編碼器、磁性編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。由于制作和精度的緣故，磁性編碼器沒有其他兩種普及。光學編碼器的輸出信號是脈沖，無法滿足寬溫，振動的需求。而旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)據(jù)處理比較方便，主要用于機械設備的角位置測量。由于其抗沖擊等環(huán)境能力強，分辨率高，能輸出連續(xù)信號等特點，得到廣泛的應用。

二、傳感器的設計

旋轉(zhuǎn)變壓器又稱分解器，是一種控制用的微電機，它將機械轉(zhuǎn)角變換成與該轉(zhuǎn)角呈某一函數(shù)關系的電信號的一種間接測量裝置。在結(jié)構上與二相線繞式異步電動機相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子繞組為變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組為變壓器的副邊。激磁電壓接到轉(zhuǎn)子繞組上，感應電動勢由定子繞組輸出。

我們的設計方案采用磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其旋轉(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組和輸出繞組放在同一套定子槽內(nèi)，固定不動。但勵磁繞組和輸出繞組的形式不一樣。兩相繞組的輸出信號，仍然應該是隨轉(zhuǎn)角作正弦變化、彼此相差90°電角度的電信號。轉(zhuǎn)子磁極形狀作特殊設計，使得氣隙磁場近似于正弦形。轉(zhuǎn)子形狀的設計也必須滿足所要求的極數(shù)?？梢钥闯?，轉(zhuǎn)子的形狀決定了極對數(shù)和氣隙磁場的形狀。本方案結(jié)構相對簡單，電纜用量省，精度相對較好。

三、原理電路設計

電路原理設計主要有處理器部分、激勵解算部分、V/I轉(zhuǎn)換、電源轉(zhuǎn)換及EMI部分等。

四、結(jié)論

本角度傳感器精度好，穩(wěn)定性好，抗沖擊振動，適合高低溫多種環(huán)境。該產(chǎn)品的試制成功，將填補該領域自動化儀表的空白。社會效益顯著。

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