龙海峰 曹巳甲 陈鹏 王首浩

摘要

本文介绍了一种旋转变压器解码调理电路设计及应用方法，具有掉電后不丢失数据等优点，所采用的改进型外围电路，大大降低了电路设计成本，其信号输出能够很好满足系统要求。

【关键词】旋转变压器 调理电路 设计

1 概述

转速闭环控制是机电伺服系统所采用的典型控制方式，检测电机转子位置、获取转子精确的位置信号是实现闭环控制最重要的基本环节。目前，最普遍的方法是从位置传感器来获得电机转子的位置信号，旋转变压器抗冲击震动和温湿度变化的能力很强，适用于工作环境恶劣的场合。在机电伺服系统中，通常采用旋转变压器实时测量电机转子的角位置。

旋转变压器是一种模拟型机电元件，为了满足交流传动系统数字化控制的要求，就需要一定的信号接口电路实现其模拟信号与控制系统数字信号之间的相互转化，这类接口电路是一类特殊的模/数转换器，也就是所谓的旋转变压器/数字转换器（RDC）。位置传感器检测技术的发展极大地提高了交流电机调速系统的动态响应性能和定位精度，日本多摩川公司生产的R/D转换芯片AU6802N1可以方便地将旋转变压器的轴角位移信号（模拟信号）相应地转换为控制系统所需要的数字信号，且使用简单，成本低，可靠性高。本文从应用的角度，基于AU6802N1芯片设计了旋变位置信号测量的外围调理电路。

2 工作原理

旋转变压器R/D转换电路为转子旋转的每一个位置提供一个具体的数值（代码值），只要供给电压正常便可以正常工作，360度范围内角度与编码数值呈——对应关系，且系统掉电以后不丢失数据，恢复供电，仍可以保持转角的绝对位置关系。在机电伺服系统中，鉴于旋转变压器R/D转换的上述优势，我们选择其作为速度闭环反馈的一个重要测试环节。

3 外围电路的优化

本系统所使用的速度闭环测量环节主要由旋转变压器、RDC转换芯片及其外围补偿电路组成。采用的BRX型旋转变压器，较传统的旋转变压器具有更强适应环境能力。其原理图如图1所示。

图1满足的函数关系式为：

其中，k为传递比，即输出绕组有效匝数与励磁绕组有效匝数之比。

本系统采用的RDC转换芯片与传统的转换芯片相比具有使用简便、损耗低、精度高、可靠性高等优点。由转换芯片AU6802N1输出的励磁信号RSO需要经过外围电路的处理后才能提供给旋转变压器。外围电路的稳定输出直接决定着最终解码的质量，其信号放大电路如图2所示。

信号RSO经过放大后变为信号R2，这就是旋转变压器需要的励磁信号，这一部分的变换主要是由功率放大电路LH4105完成的。由于所用功率放大器的价格比较昂贵，为了降低电路设计的成本，对调理电路进行优化设计，改进电路如图3所示。

图3所示的信号调理电路能够很好的解决上述分析所遇到的问题。首先，电路中所用到的常规运算放大器、晶体管和二极管的价格总和要远远低于传统所用的功率放大器的价格，在降低成本方面就具有很大优势;其次，所用元器件均为市面上常用的工业级元器件，采购方便;在输出波形的稳定性方面，完全可以和功率放大器相媲美，解码可达到12位精度，完全满足系统的测试要求。改进后的调理电路在本系统中应用情况良好。

4 结论

通过上述的分析，旋转变压器能够很好地满足机电伺服系统的应用要求，其高精度和高可靠性较其它测试手段具有明显的优势，其调理电路的优化设计可以明显降低成本，将其用于本系统对绝对角位置的测量具有重要的意义。该应用在系统中的测试情况良好，可以广泛应用于其他相关工业伺服领域。

参考文献

[1]Charles Kingsley，Jr.等.电机学[M].电子工业出版社，2004.

[2]陈隆昌等.控制电机[M].西安电子科技大学出版社，2000.

[3]杨波，刘春.高精度旋转变压器转角测量数字转换电路[J].电测与仪表，2004（03）：17-18，28.