基于au6802n1的旋转变压器信号接口电路设计

光电编码器因测量精度高，在伺服用永磁同步电机位置检测中广泛应用。但它有抗震性差的缺点，难以适应恶劣工况。旋转变压器具有抗震性好、耐腐蚀、耐高温和易实现高速位置检测的优点，通常在矿山、纺织用伺服系统、航空用电力作动系统等恶劣环境中应用。

　　旋转变压器与光电编码器不同，它是一种机电元件,需要将其输出的模拟电压信号转换为数字信号才可输入到dsp控制芯片。本文选用多摩川公司的旋转变压器数字转换器(rdc)au6802n1，设计了一套旋变解码的接口电路板。同时基于永磁电机矢量控制平台对该接口电路进行了实验验证。实验表明该设计方案确实可行，并取得了较好的位置检测效果。

　　旋转变压器原理

　　图1 旋转变压器的结构

　　旋转变压器是一种单相激励双相输出无刷旋转变压器。如图1所示，激磁绕组(原边)r1-r2和两套输出相互正交的绕组(副边)s4-s2、s3-s1同在定子侧，固定在电机定子上，转子与电机转子同轴安装。当原边的激磁绕组流过正弦电流时，副边输出绕组两端会感应出同频率的电势，电势的大小与定转子间的相对电角度有关。

　　假设原边输入电压为：

(1)

　　则副边输出电压满足：

(2)

(3)

　　其中，ω为激磁电源的角频率;us4-s2,us3-s1为两相正交绕组(正弦绕组和余弦绕组)的输出电压。k为传输电压比，θ为转子位置角。

　　本设计旋转变压器选用多摩川公司的ts2640n321e64。其主要性能参数如表1所示。

　　au6802n1工作原理

　　图2 au6802n1解码原理图

　　图2给出了au6802n1芯片解码的原理框图。由图可知，au6802n1内部是一个闭环系统。旋转变压器的四线端输出来的信号通过调理电路进入au6802n1芯片的s1、s2、s3和s4端，经过处理输出到余弦和正弦乘法器上。通过后级的加减电路，得vsr=kesinωt×sin(θ-)此时根据外部激励r1、r2端的同步相位检测器的当前状态，从代表了某一起始角鲎攀郑转换器试图连续调节数字角觯使该角等于待测模拟角并跟踪θ。当调整到vsr=0时，即有=θ。此时可逆计数器的字状态龅淖换结果，即代表了旋转变压器输出的轴角θ的二进制数字值8檬字值可以送给计算机显示或Dsp控制芯片进行处理。