基于RD-19230的自整角机接口电路设计

摘要：自整角机是一种被广泛应用的微控制电机，它既能作为传感器测量远距离机械装置的角度位置，也可以控制远距离设备装置的角度位移。应用跟踪型模拟信号转16位数字单片变换器RD-19230，将自整角机输出的模拟信号转化为数字角度信号，介绍了自整角机的基本原理，设计了RD-19230与自整角机的接口电路。测试证明，该电路的设计方法可靠性好，精度高，抗干扰能力强，能够完全满足高速自整角机控制系统的要求。
关键词：自整角机；接口电路；RD-19230；位置信号

自整角机是一种感应式的微电机，它利用电磁感应原理将机械转角或直线位移精确地转化成电信号。它是自动控制系统中的同步元件，利用两台或多台自整角机在电路上的联系，可以使相隔一定距离、机械上互不连接的两根或多根转轴保持同步旋转或产生相同的转角变化。
自整角机按其使用要求不同，可分为控制式自整角机和力矩式自整角机，按结构形式不同可分为接触式和无接触式两大类。由于自整角机良好的抗震动、冲击和可在油污等恶劣环境下工作的特点，在现代技术领域的各部门中，它被广泛应用于随动系统和远程控制等方面。现代流行的自整角机数字化技术主要有单RC相移法，双RC相移法，实时三角函数发生器方案，利用AD和uP的解决方案，跟踪型解决方案等。由于跟踪型解决方案具有实时性强，抗干扰能力好的特点，现在大部分转化方案都采用此方案。
本文基于应用者的角度介绍了自整角机的基本结构及工作原理，通过分析跟踪型转换芯片RD-19230的功能特点，设计了简单有效的外围接口电路。

1 自整角机原理
自整角机是自动控制系统中传递转角位置信息的微电机，在自整角机和伺服机构组成的随动系统中，与发送轴或主动轴耦合的自整角机称为发送机，与接受轴或被动轴耦合的的自整角机称为接收机。
控制式自整角接收机输出的是与两轴转角差成一定关系的电压，该电压控制交流伺服电动机去带动被动轴旋转，故能带动较大负载。由于接收机工作在变压器状态，故通常称为自整角变压器。力矩式接收机直接输出力矩并带动负载，但带载能力差，只能带动指针、刻度盘等轻负载，常用于角度传输精度要求不很高的指示系统中。图1为自整角机原理图。

如图1所示，自整角机主要由定子和转子组成，定子和转子问有很小的空气隙，自整角机的激磁磁场，是一个磁场轴线在空间固定于激磁绕组轴线上，磁通密度分布曲线的幅值随时间交变的脉振磁场。当转子绕组偏离中线位置时，转子激磁绕组所产生的脉振磁通必定和定子各相绕组相匝链，因而在定子各相绕组中感应出电势。

本文就是将三路自整角机感应电动势信号处理后，得到RD-19230转换所需的两路正交信号，从而转换为精确的数字信号。