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高精度双通道旋转变压器—变送器的设计与实现

刘学军  
【摘要】:高可靠性和高精度的旋转变压器已经广泛应用于航空、航天、船舶、兵器、机械、机床、机器人系统等领域。在轴角测量系统中,传统的器件是以硬件模拟电子器件为主,随着科学技术的不断发展,尤其是数字信号处理技术的发展,使这类系统逐步转向采用数字电路、微处理器、数字信号处理器,逐步实现了全数字化。某些对信号的精度有很高要求的控制系统需要将高精度的数字位置和速度信号输入至数字处理系统或者微处理器中实现对电机转角、速度及位置的高精度控制。旋转变压器—变送器是传感器与数字处理系统的接口,它能够通过解算传感器输出的交流电压信号,为数字处理系统提供高精度的数字角度信号以及数字或模拟转速信号。 传统的角度测量系统面临的一些问题有:体积大、重量大、功耗偏大,调试试验比较复杂,而且成本较高。本文利用单片机设计一款角度测量系统以解决传统角测量系统所面临的一些问题,并具有小尺寸、低成本、高性能的特点。 本文采用的旋转变压器是双通道旋转变压器,它由粗机和精机组成,粗机和精机分别输出正、余弦信号。本设计的主要内容是采集粗机和精机信号,解算出轴角信号,并通过单片机产生作为旋转变压器励磁电压的正弦波信号。除此之外,本文还分析了误差产生的原因和形成过程,并提出了误差补偿算法。相对于传统的旋转变压器—变送器,本文设计的双通道旋转变压器—变送器具有电路结构简单,精度高等特点。


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