基于AT89C51单片机实现同步机角度数字化的一种方法

于恩祥,郭继宁

（渤海大学,辽宁锦州,121000）

基于AT89C51单片机实现同步机角度数字化的一种方法

于恩祥,郭继宁

（渤海大学,辽宁锦州,121000）

本文阐述同步机角度数字化的原理，并介绍基于AT89C51单片机实现角度数字化方法。本文采用的角度数字化方法简单实用易于实现。

同步机；角度；数字化；单片机

0 引言

同步机是电动机的转速与同步转速一致的电机，在传统的轴角同步联动系统中被广泛采用。将同步机轴角量转化为能被微机处理的数字量是现代检测、控制系统中经常遇到的一个问题。本文从同步机角度信号数字化的基本原理出发，给出一种算法，并利用AT89C51单片机实现角度数字化。

1 角度/数字转换原理

同步机输出的信号是反映在被调幅的50Hz正弦波的幅度上，被调制的信号如图1。

图1 同步机输出经调制后的信号

图2 理想同步机

同步机上的三个绕组按120°的相位安装在转子上，如图2。图中（t）为50Hz的基准电源电压。当转子转动时，三个转子输出的信号是相差120°的正弦电压。如果以为公共端，则有：

同步机上的三个绕组按120°的相位安装在转子上，如图2。图中u（t）为50Hz的基准电源电压。当转子转动时，三个转子输出的信号是相差120°的正弦电压。如果以R3为公共端，则有：

式中θ为转角,即本文要数字化的角度，Em为幅度，ω为角频率，即调制频率，φ0为初相。u1、u2滤波后的波形如图3。

图3 u1,u2滤波后的波形

令k 值限制在|k |≤1，

对应θ值的范围是0～60°、150°～240°、330°～360°。

对应θ值的范围是60°～150°、240°～330°。

图4 曲线

表2 -1 角φ在不同区间的求解公式

通过以上的讨论，我们可以利用公式⑿实现角度数字化

2 角度数字化的硬件实现

同步机输出的角度信号是三路50V—60V/50Hz的交流电压，我们把两路引入系统中，一路作为公共端。通过分压器将输入的高电压转换成单片机能够处理的电压后进行A/D转换，为提高A/D转换的精度，A /D转换器采用14位高精度高速的AD9244。多路模拟开关将多路并行信号转换为串行处理，以降低成本及体积。为了提高转换精度，电路中涉及到精度不分的电路均采用精度高的元器件。系统除了能够显示数字化后的角度信息之外，并通过串口送计算机。系统硬件原理框图如图5。

图5 硬件原理框图

3 角度数字化的软件实现

系统程序由单片机汇编语言完成，这样可以提高系统的运行速度。由于系统开机时所得角度不一定与目标的角度一致，因此需要对角度进行修正，最后，将角度数据一路送显示，一路送计算机做进一步处理。系统的主要流程图如图6。

图6 程序流程图

4 结论

[1] 杨建文，高尚瑞.一种独特的同步机轴角数字化新方案.火炮发射与控制学报[J]，1996，（4）：pp43—45.

[2] 于恩祥.同步机角度-数字转换的一种新方法及其实现.吉林大学学报，2001.（1）：pp53—56.

Method of Achieving Digitalization of Synchronous Machine Angle Based on SCM AT89C51

Yu Enxiang，Guo Jining
（Bohai University,Liaoning Jinzhou,121000）

The paper elaborates the principle of synchronous machine angle and introduces ways of angle digitalization.The method of angle digitalization adopted in the paper is simple, useful and achievable.

synchronous machine;angle;digitalization;single chip computer

于恩祥（1964-），男，辽宁北镇人，硕士，从事信号与信息处理专业的教学及科研工作