旋转变压器信号处理电路的设计与实现

论文摘要

旋转变压器是一种高分辨率的角度传感器，是在运动控制中用于测量轴转动速度和角位置使用的一种元件，具备同类功能的还有光电编码器、感应同步器等元件。从应用角度考虑，旋转变压器输出的两相正交波形中能够解出转子的绝对位置和转子的转动速度，使其具有无接触、高精度、寿命长、体积小、结构简单和成本低等优点。既可应用于其他类型传感器适用的场合，亦可适用于一些特殊场合，如抗冲击振动，易燃易爆等恶劣环境条件，有取代光电编码器、感应同步器等各种位置传感器的趋势。本文设计了一种以STC12c2052AD为核心的数字解码电路系统。它以振荡电路产生的正弦波电压信号作为旋变的激励信号，加上相关的外围电路，构成了旋转变压器-数字转换器，解算出了旋变的轴角θ和旋变的转速n：并在此基础上，分析了产生角度解算误差的各种因素。本文主要从优化解码方案、简化硬件电路结构、提高转换效率和降低成本造价四个方面入手，研究内容包括以下几点：就现已完成的8段解码方式进一步线性化处理，降低对微处理器件处理速度的要求；统一电路器件类型，实现全数字化电路结构，增加解码电路的可靠性和抗干扰能力，采用单一标准电源供电形式。实验结果表明，本文所设计的旋转变压器解码器的硬件组成和软件实现基本能够较精确的完成旋转变压器信号解码。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究目的和主要内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 主要内容
• 第二章 旋转变压器原理及解码算法
• 2.1 旋转变压器概述
• 2.1.1 旋转变压器的应用
• 2.1.2 旋转变压器的发展
• 2.1.3 旋转变压器的主要参数
• 2.1.4 旋转变压器的主要指标
• 2.2 旋转变压器原理及解码算法
• 2.2.1 旋转变压器的原理
• 2.2.2 旋转变压器解码算法
• 2.3 本章小结
• 第三章 数字解码方案的分析
• 3.1 数字解码电路的发展现状
• 3.1.1 专用解码芯片
• 3.1.2 分离器件搭建的解码系统
• 3.2 数字解码电路系统的框架描述
• 3.3 数字解码电路系统的硬件设计
• 3.3.1 正弦激励信号的产生
• 3.3.2 信号调理电路的实现
• 3.3.3 同步方波信号的产生
• 3.3.4 光电编码器接口电路
• 3.4 数字解码电路系统的软件设计
• 3.4.1 数据采集
• 3.4.2 轴角解算
• 3.5 数字解码电路系统的误差分析与校正
• 3.5.1 误差的分类
• 3.5.2 误差产生原因
• 3.5.3 误差分析
• 3.5.4 误差校正
• 3.6 本章小结
• 第四章 系统测试及结果分析
• 4.1 测试平台的介绍
• 4.1.1 系统电源
• 4.1.2 伺服系统
• 4.2 实验目的
• 4.3 实验步骤
• 4.4 实验数据
• 4.5 结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 附录 数字解码程序