旋变式角度计的设计

孔祥飞 徐丹辉 纪永刚 王松亭 张立 刘忠强

【摘  要】本文采用双通道无接触旋转变压器分别对单对极的粗机旋转变压器和多对极的精机旋转变压器组合成测量实现高精度;利用多圈记忆旋转变压器解码电路及其位置解算方法，提供高精度角度信息和转速信息的同时，提供电机多圈绝对角度信息，并在系统掉电情况下仍然能够完成对旋转变压器信息的解码功能。

一、引言

作为角度位置的测量常用的有这样几种：光学编码器、磁性编码器和旋转变压器。由于制作和精度的缘故，磁性编码器没有其他两种普及。光学编码器的输出信号是脉冲，无法满足宽温，振动的需求。而旋转变压器数据处理比较方便，主要用于机械设备的角位置测量。由于其抗冲击等环境能力强，分辨率高，能输出连续信号等特点，得到广泛的应用。

二、传感器的设计

旋转变压器又称分解器，是一种控制用的微电机，它将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号的一种间接测量装置。在结构上与二相线绕式异步电动机相似，由定子和转子组成。定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。激磁电压接到转子绕组上，感应电动势由定子绕组输出。

我们的设计方案采用磁阻式旋转变压器，其旋转变压器的励磁绕组和输出绕组放在同一套定子槽内，固定不动。但励磁绕组和输出绕组的形式不一样。两相绕组的输出信号，仍然应该是随转角作正弦变化、彼此相差90°电角度的电信号。转子磁极形状作特殊设计，使得气隙磁场近似于正弦形。转子形状的设计也必須满足所要求的极数。可以看出，转子的形状决定了极对数和气隙磁场的形状。本方案结构相对简单，电缆用量省，精度相对较好。

三、原理电路设计

电路原理设计主要有处理器部分、激励解算部分、V/I转换、电源转换及EMI部分等。

四、结论

本角度传感器精度好，稳定性好，抗冲击振动，适合高低温多种环境。该产品的试制成功，将填补该领域自动化仪表的空白。社会效益显著。

参考文献：

[1]何敏  旋转变压器的位置解码研究及应用_长沙理工大学报  2016.

[2]郭新华  庄兴明  赵峰 旋转变压器解码芯片AD2S1200的解码原理与应用分析 《微电机》 2012

[3]黄劭刚，宋凤林，刘辉 基于求模运算的旋转变压器解码算法的研究《电测与仪表》  2015

[4]孔金城  一种旋转变压器软解码方法  信息通讯  201