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1、10申请公布号CN104317213A43申请公布日20150128CN104317213A21申请号201410463340822申请日20140912G05B19/042200601G01D5/1220060171申请人哈尔滨恒誉名翔科技有限公司地址150001黑龙江省哈尔滨市南通大街258号船舶大厦703室72发明人李相武王瑛李忠喜54发明名称一种基于DSP的多极旋转变压器轴角数字转换系统57摘要本发明提供一种基于DSP的多极旋转变压器轴角数字转换系统，通过软件方法使轴角粗机精机组合以实现多极旋转变压器的轴角数字转换。系统利用132对极旋转变压器，将粗机正弦余弦、精机正弦余弦信号经单独激。
2、磁输入AD2S82A，进行解析数字转换（R/D），由TMS320F28335对输出数字信号进行处理，经过卦限判别由软件实现粗精机轴角组合，完成多极旋转变压器的轴角转换。本发明由硬件部分和软件部分两部分组成，硬件部分分为测角电路、DSP及其外围部分，接口电路三大部分。本发明代替传统的硬件方法用DSP数字信号处理的软件方法来实现多极旋转变压器轴角的转换，具有高速、高精度的特点。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN104317213ACN104317213A1/1页21一种基于DSP的多极旋转。
3、变压器轴角数字转换系统，其特征在于包括硬件部分和软件部分；硬件部分分为测角电路、DSP及其外围部分，接口电路。2根据权利要求1所述的一种基于DSP的多极旋转变压器轴角数字转换系统，其特征在于所述测角电路模块中的R/D转换单元使用的是芯片AD2S82A，测角电路主要包括方位角检测和俯仰角检测，各有一对旋转变压器粗精组合机。3根据权利要求1所述的一种基于DSP的多极旋转变压器轴角数字转换系统，其特征在于所述DSP及其外围模块包括DSP选用TMS320C28X系列浮点DSP控制器TMS320F28335；外围模块由复位模块，时钟模块和JTAG接口模块组成。4根据权利要求1所述的一种基于DSP的多极旋。
4、转变压器轴角数字转换系统，其特征在于所述接口电路模块包括DSP与AD2S82A电平转换单元的处理芯片选用的是SN74LVC16245A；A通道与TMS320F28335的GPIO15连接，B通道与AD2S82的DB1DB16连接，DIR全部接地；DSP的供电电压调整芯片选用的是TPS767D301，两路调整器可以单独供电，分别输出电压，也可同时供电。5根据权利要求1所述的一种基于DSP的多极旋转变压器轴角数字转换系统，其特征在于以ESC、ECC代表粗机正弦和余弦电压，ESJ、ECJ则代表精机正余弦电压；若以360角为一个周期,而ESJ、ECJ则以360/N为一个周期，若N32时,折合到精机为1。
5、125一个周期；多极旋转变压器输入的正弦励磁信号为UREF，当J与粗机轴角C之间速比为N1时,电信号相当于ESC、ECC；根据图41即可对多极旋转变压器进行粗精机的轴角组合；先将0360划分为32个区间,每个区间1125；真实轴角在哪个区间范围，可用ESC、ECC计算出C来得到；而后再通过ESJ、ECJ计算出J，从而得到落入该区间的精确值；基于以上的原理，可以得到粗精机的组合方法是粗机轴角C只取整数部分，C360I/NI0,1,231，“”代表取整），精机轴角J只取小数部分，那么组合后的轴角为CJ/NINTC/360/N（360/N）J/N；这个误差是系统误差，是这种粗精机组合系统中在粗机读数。
6、部分无法避免的误差；提高器件精度来实现绝对避免这种情况的误差是不可能的；因此，粗精机的组合系统必须进行一个逻辑判断，它的方法如下当位于某区间的边界上方时，C可能在它的下一区间；当位于某区间的边界下方时，C可能在它的上一区间；当在某区间中部时，C一定落在该区间。权利要求书CN104317213A1/3页3一种基于DSP的多极旋转变压器轴角数字转换系统技术领域0001本发明涉及一种数字轴角转换系统，尤其设计一种基于DSP的多极旋转变压器轴角数字转换系统。背景技术0002当前阶段，旋转变压器已经成为现代伺服系统中广泛使用的角位置测量装置，具有不可替代的地位。除了传统的要求高可靠性的军事、航空航天的领。
7、域外，在工业、交通和民用领域也得到了广泛的应用。作为角度位置传感元件，常用的有这样几种类型光学编码器，磁编码器和旋转变压器。由于生产和精度的缘故，磁性编码器相较其他两种应用不是很广。光电编码器输出的信号是一个脉冲，因为它是一种天然的数字，数据处理更方便，并因此获得了良好的应用。旋转变压器发展的初期，因为信号处理电路比较复杂，价格昂贵的原因，该应用的范围是有限的。由于旋转变压器无与伦比的可靠性，并具有足够的精度，在许多场合，具有不可替代的地位，特别是在军事和导航，航天，航空等领域。可见，旋转变压器的应用已经成为一种趋势。0003然而，只有一对极旋转变压器精度通常是比较低的。在角差的测量中，用一对。
8、旋转变压器的测量比与自整角机可获得更高的测量精度，但只能达到几个弧分。对系统的精度的需求日益增加，高精度的单对极旋转变压器已经无法满足要求。在测角电路中，一般选用单对极和多对极组合的系统。如果单极和多极旋转变压器的定子和转子铁心，被设计组合成同一套，那么就把它称作一个双通道旋转变压器旋转变压器。0004因此在测量系统中，常用这种双通道旋转变压器，用多极旋转变压器粗，精机相结合的办法，以提高测角精度。粗，精机组合是粗加工的意思翻了一圈轴角，转动轴角精机N圈，是由粗机计算轴角的大略位置，由精机来计算角的确切位置。因此，需要粗，精电机轴角度组合，以获得真正的机械角度。这种系统使测量角度的精度大大的提。
9、高。在数字轴角转换中，多极旋转变压器具有不可比拟的作用。发明内容0005本发明的目的在于提供一种基于DSP的多极旋转变压器轴角数字转换系统，通过软件方法使轴角粗机精机组合以实现多极旋转变压器的轴角数字转换。0006本发明的目的是这样实现的本发明利用132对极旋转变压器，将粗机正弦余弦、精机正弦余弦信号经单独激磁输入AD2S82A，进行解析数字转换（R/D），由TMS320F28335对输出数字信号进行处理，经过卦限判别由软件实现粗精机轴角组合，完成多极旋转变压器的轴角转换。本发明由硬件部分和软件部分两部分组成，硬件部分分为测角电路、DSP及其外围部分，接口电路三大部分。0007测角电路模块R/。
10、D转换单元使用的是芯片AD2S82A，电路设计主要包括方位角检测和俯仰角检测，各有一对旋转变压器粗精组合机。0008DSP及其外围模块DSP选用TMS320C28X系列浮点DSP控制器TMS320F28335。外说明书CN104317213A2/3页4围电路由复位电路，时钟电路、和JTAG接口电路组成。0009接口电路模块DSP与AD2S82A电平转换单元的处理芯片选用的是SN74LVC16245A。旋转变压器的俯仰和方位测角系统的反馈量为数字量,故需要设计两路数字量通道来采集。A通道与TMS320F28335的GPIO15连接，B通道与AD2S82的DB1DB16连接，DIR全部接地，电平转。
11、换是由B通道转换到A通道，从而实现5V到33V的电平转换。同时达到一个总线隔离和增加总线驱动能力的作用。DSP的供电电压调整芯片选用的是TPS767D301，在调整器工作时，需要保证使能信号EN为低电平，IN管脚加输入电压V1后，引脚OUT就可以输出电压，对输出电压进行采样，与基准电压进行比较，当输出电压V0低于复位下门限电平时，复位信号RESET马上变为低电平，可是就算V0又很快恢复到高于复位上门限电平时依然有效。然而，低电平脉冲会因此有20MS的延迟。复位脉冲最小输出有效电压为VRES，两路调整器可以单独供电，分别输出电压，也可同时供电。0010软件部分以ESC、ECC代表粗机正弦和余弦电。
12、压，ESJ、ECJ则代表精机正余弦电压。若以360角为一个周期,而ESJ、ECJ则以360/N为一个周期，若N32时,折合到精机为1125一个周期。多极旋转变压器输入的正弦励磁信号为UREF，当J与粗机轴角C之间速比为N1时,电信号相当于ESC、ECC。即可对多极旋转变压器进行粗精机的轴角组合。先将0360划分为32个区间,每个区间1125。真实轴角在哪个区间范围，可用ESC、ECC计算出C来得到。而后再通过ESJ、ECJ计算出J，从而得到落入该区间的精确值。基于以上的原理，可以得到粗精机的组合方法是粗机轴角C只取整数部分，C360I/NI0,1,231，“”代表取整），精机轴角J只取小数部分。
13、，那么组合后的轴角为CJ/NINTC/360/N（360/N）J/N。这个误差是系统误差，是这种粗精机组合系统中在粗机读数部分无法避免的误差。提高器件精度来实现绝对避免这种情况的误差是不可能的。因此，粗精机的组合系统必须进行一个逻辑判断，它的方法如下1当位于某区间的边界上方时，C可能在它的下一区间。00112当位于某区间的边界下方时，C可能在它的上一区间。00123当在某区间中部时，C一定落在该区间。0013本发明的优点和效果（1）本发明克服了光电式编码器的抗扰性能不够高，而且特性曲线中常有死区的出现的缺点，选用抗干扰能力强的多极旋转变压器，可靠性强，并具有足够的精度，可以满足数字轴角转换系统。
14、的要求。0014（2）本发明代替传统的硬件方法用DSP数字信号处理的软件方法来实现多极旋转变压器轴角的转换，具有高速、高精度的特点。附图说明0015图1为本发明中的粗精机轴角转换系统结构框图。0016图2为本发明中的SN74LVC16245A电路图。0017图3为本发明中的DSP供电电路图。0018图4为本发明中的轴角粗精机组合流程图。说明书CN104317213A3/3页5具体实施方式0019下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图1、图2以及图3图1为本发明中的粗精机轴角转换系统结构框图。本发明利用132对极旋转变压器，将粗机正弦余弦、精机正弦余弦信号经单独激磁输入AD2S82A，进行。
15、解析数字转换（R/D），由TMS320F28335对输出数字信号进行处理，经过卦限判别由软件实现粗精机轴角组合，完成多极旋转变压器的轴角转换。本发明由硬件部分和软件部分两部分组成，硬件部分分为测角电路、DSP及其外围部分，接口电路三大部分。0020测角电路模块R/D转换单元使用的是芯片AD2S82A，电路设计主要包括方位角检测和俯仰角检测，各有一对旋转变压器粗精组合机。0021DSP及其外围模块DSP选用TMS320C28X系列浮点DSP控制器TMS320F28335。外围电路由复位电路，时钟电路、和JTAG接口电路组成。0022结合图2，图2为本发明中的SN74LVC16245A电路图。DS。
16、P与AD2S82A电平转换单元的处理芯片选用的是SN74LVC16245A。旋转变压器的俯仰和方位测角系统的反馈量为数字量,故需要设计两路数字量通道来采集。A通道与TMS320F28335的GPIO15连接，B通道与AD2S82的DB1DB16连接，DIR全部接地，电平转换是由B通道转换到A通道，从而实现5V到33V的电平转换。同时达到一个总线隔离和增加总线驱动能力的作用。0023结合图3，图3为本发明中的DSP供电电路图。DSP的供电电压调整芯片选用的是TPS767D301，在调整器工作时，需要保证使能信号EN为低电平，IN管脚加输入电压V1后，引脚OUT就可以输出电压，对输出电压进行采样，。
17、与基准电压进行比较，当输出电压V0低于复位下门限电平时，复位信号RESET马上变为低电平，可是就算V0又很快恢复到高于复位上门限电平时依然有效。然而，低电平脉冲会因此有20MS的延迟。复位脉冲最小输出有效电压为VRES，两路调整器可以单独供电，分别输出电压，也可同时供电。0024结合图4，图4为本发明中的轴角粗精机组合流程图。以ESC、ECC代表粗机正弦和余弦电压，ESJ、ECJ则代表精机正余弦电压。若以360角为一个周期,而ESJ、ECJ则以360/N为一个周期，若N32时,折合到精机为1125一个周期。多极旋转变压器输入的正弦励磁信号为UREF，当J与粗机轴角C之间速比为N1时,电信号相当。
18、于ESC、ECC。即可对多极旋转变压器进行粗精机的轴角组合。先将0360划分为32个区间,每个区间1125。真实轴角在哪个区间范围，可用ESC、ECC计算出C来得到。而后再通过ESJ、ECJ计算出J，从而得到落入该区间的精确值。基于以上的原理，可以得到粗精机的组合方法是粗机轴角C只取整数部分，C360I/NI0,1,231，“”代表取整），精机轴角J只取小数部分，那么组合后的轴角为CJ/NINTC/360/N（360/N）J/N。这个误差是系统误差，是这种粗精机组合系统中在粗机读数部分无法避免的误差。提高器件精度来实现绝对避免这种情况的误差是不可能的。因此，粗精机的组合系统必须进行一个逻辑判断，它的方法如下4当位于某区间的边界上方时，C可能在它的下一区间。00255当位于某区间的边界下方时，C可能在它的上一区间。00266当在某区间中部时，C一定落在该区间。说明书CN104317213A1/2页6图1图2说明书附图CN104317213A2/2页7图3图4说明书附图CN104317213A。