旋转变压器解码电路设计
基于单片机的旋转变压器解码电路设计
中图分类号 ： Ｔ Ｍ４ ０ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ６— ０ ７ ０ ７ 【 ２ ０ １ ４ ） ０ ６ —０ １ ０ ８— ０ ３
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｄｅ ｃ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｆ ｏ ｒ Ｒｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ ＣＭ
ｅ ｒ ｈ ａ ｓ ｇ ｏ ｏ ｄ ｓ ｈｏ ｃ ｋ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ，ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｔ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ，ｌ ｏ ｎ ｇ ｌ ｉ ｆ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｉ ｄ ｅ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ
变压器工作原理基础上 ， 以单 片机 Ｘ Ｍ Ｃ ４ ５ ０ ０为主控芯片设计了 ２种解码 电路 。实验结果表 明： 该设计方案能够对 电 机转子位置进行准确快速检测 ， 完 全满 足伺 服系统高精度 和高可靠 性的要求 。 关键词 ： 旋 转变压器 ； 解码 ； 伺 服系统 本文 引用格式 ： 杨怀彬 ， 李长兵． 基 于单 片机 的旋转变压器解码 电路设计 ［ Ｊ ］ ． 四川兵工学报 ， ２ ０ １ ４ （ ６ ） ： １ ０ ８—１ １ ０ ．
ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｃ ｏ ｍｍｏ ｎ ｕ ｓ ｅ ｄ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｓ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉｃ ｒ ｅ ｎ ｃ ｏ ｄ ｅ ｒ ，ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｓ ．Ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ －
（ 装 甲兵工程学院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ７ ２ ）
永磁同步电机旋转变压器解码算法优化设计
永磁同步电机旋转变压器解码算法优化设计马利娇，贾欣&,陈少华（北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京100192）摘要：针对旋转变压器解码电路误差对永磁同步电机（PMSM ）转子位置检测精度的影响，深入分析了解码电路工作 ，基 度/速度观测器， 了 高精度快响应的旋转变压器信 方法。
电路采用低电压运放MCA33202对旋变输出正弦和余弦信号进行解码，基于解码后的估算角度构建了单位反馈闭环系 ，优化了解码电路关键器，提高了 PMSM 转子位置检测精度。
通1台2.5 kW 高速PMSM 了该的有效 。
关键词：永磁同步电机；旋转变压器；观测器；解码电路；位置检测精度中图分类号：TM 341文献标志码：A文章编号：1673-6540（2021）02-0031-05doi ： 1052177/emca.2020.187Optimal Design of Resolver Decoding Algorithm for Permanent MagnetSynchronous Motor *收稿日期：2020-11-02；收到修改稿日期：2020-12-E4*基金项目：国家自然科学基金项目（62003047）；北京市委组织部骨干人才项目（2018000020124+103） 作者简介：马利娇（1995-），女,硕士研究生,研究方向为永磁电机控制’陈少华（1985-），男，博士,副教授，研究方向为高速电机控制、高效电力变换’（通信作者）MA Lijiao ， JIA Xinyu ， CHEN Shaohua(School of Instrument Scienca and Opto-Electronica Engineering ，Beijing InformationScienca & Technology University ，Beijing 100192，China)Abstrach : The erroo of resolves decoding circuit has effect on the rotoo position detection accuracy of permanent magnet synchronous motoe ( PMSM). In ordee to reducc tie inOuencc ，the principle of decoding circuit ir analyzed.A decoding circuit with the advantaaes of high precision and fast response is proposed. The low voVage operationaVamplifier MCA33202 is used t 。
基于AD2S1200的旋转变压器解码电路的设计
⑥
２ １ Ｓｉ ｅｈ Ｅ ｇｇ ０ ２ ｃ Ｔ ｃ． ｎｒ． ．
基 于 Ａ ２ １０ Ｄ Ｓ ２０的旋 转 变 压 器 解码 电路 的设计
储 海 燕 许 刚
（ 安 航 空 学 院电 气 工 程 系 ， 安 ７ ０７ ） 西 西 １０ ７
摘
要
旋转变压器是一种高分辨率的角度传感器 。系统设 计一种 以 Ａ ２ １０ Ｄ Ｓ ２０为核 心 的数 字解码 电路 系统。 它以振荡 电
路产生的正弦波 电压信号作为旋变的激励信 号， 加上相关 的外 围电路 ， 构成 了旋 转变压器一 数字 转换 器 ， 解算 出旋 变 的轴 角 ０
和旋 变的转速 ｎ 并在此基础上 ， 析产 生角度解算误差 的各种 因素 。 ： 分
关键词 旋转变压器 Ａ ２ １０ Ｄ Ｓ２０ 解码器
中图法分类号
Ｔ ９ ９ ３ Ｎ １． ；
文献标 志码
Ａ
旋转 变压 器用 于 运动 伺 服 控制 系统 中 ， 自动 是
如图 １ 示 ， 转子 Ｒ一Ｒ 所 设 １ ２激 磁 绕 组 施 加 的
激磁 电压 为 ：
控制系统 中的一类精密控制微 电机， 它既可以单机
运行 ， 可 以多机 组 合 运行 。当励 磁 绕 组 以一 定 频 也
ｓ
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一定 子
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图 １ 旋 转 变 压 器 原 理 图
统、 机械工具、 汽车 、 电力 、 冶金、 纺织 、 印刷等领域 。
ｕ ，＝ｓｎ ｔ工作原理 ２ ． Ｊ
旋 转变 压 器 是 一 种 输 出 电 压 随 转 子 转 角 变 化 的信号 元 件 。 当励 磁 绕 组 以 一 定 频 率 的交 流 电压 励 磁 时 ， 出绕 组 的 电压 幅值 与 转 子 转 角 成 正 弦 、 输 余 弦 函数关 系 ， 保 持 某 一 比例 关 系 ， 在 一 定 转 或 或 角范 围 内 与转 角 成 线 性 关 系 。它 主 要 用 于 坐标 变 换、 三角运 算 和 角 度 数 据 传 输 ， 可 以作 为 两 相 移 也 相器 用在 角度 ． 字转换 装置 中。 数
基于FPGA的旋转变压器解码算法与系统设计
重庆大学硕士学位论文基于FPGA的旋转变压器解码算法与系统设计姓名：刘柏林申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：廖勇20070529图４．７ＦＰＧＡ内部配置Ｆｉ９４．７ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＦＰＧＡ５旋转变压器解码系统软件设计本设计与传统的设计不同的是基于ＦＰＧＡ的旋转变压器解码系统的设计主要工作在于硬件解码算法模块的设计和硬件的设计，相对来说在软件设计上所占的比重相对较小．主要是针对处理器的初始化程序、ＡＤ采样中断程序和串口通信中断程序的设计。
与通用微处理器不同的是，ＦＰＧＡ的软核处理器Ｎｉｏｓ２的内部资源需要根据软件实现的功能自行定制。
如串口、定时器和输入输出端口等。
这样可以充分的利用软硬件资源，涉及的灵活性大大的提高．图５．１软核处理器ＮＯＩＳ定制ＣｏｎｓＵｌ删ｏｎｏｆＮＯＩＳＦｉｇ５．１５．１系统的主程序本系统采用模块化的设计．从ＡＤ采样开始，到采样数据经过解码算法模块解算出转子位置角并控制串口输出。
系统软件工作的流程如图５．２：（１）系统上电复位以后，首先对ＥＰｌＣｌ２Ｑ２４０Ｃ８内部的软核处理器进行初始化，设置定时器中断、ＡＤ采样程序中断、串口工作方式和中断方式．（２）启动定时器、ＡＤ采样程序。
（３）等待中断。
７实验结果及分析７．１实验设备及条件在实验室利用以下的设备进行试验：直流稳压电源（±１２ｖ）计算机示波器万用表旋转变压器解码器旋转变压器一台一台一台一台一台（自制）一台±１２Ｖ的直流稳压电源为旋转变压器一数字转换器提供稳定的直流电源；旋转变压器解码器ＰＣＢ板上ＦＰＧＡ的．玎ＡＧ接口与计算机的串口相连来调试和加载程序，计算机用来调试软件和作为解码器的串口输出显示器：信号发生器和旋转变压器用来产生系统需要的三路输入信号；示波器用来检测电路中各部分的输出信号的波形。
旋转变压器解码器如图７．１。
圈７．１旋转交压器解码器Ｆｉ９７．１Ｒｅｓｏｉｖｅｒｄｅｃｏｄｅｒ。
基于AD2S1210的旋变解码电路设计
基于AD2S1210的旋变解码电路设计刘芸邑;郑婕;李燕;田桂平;魏伟;陈洁【摘要】This paper introduces a resolver decoding circuit based on the position detection of a step-stare panoramic imaging platform. Through the use of AD2S1210(revolving transformer/digital converting IC produced by ADI), to decode the resolver J78XFS009, a decoding circuit is designed. The design includes the basic working of ADS2S1210, the interface circuit and the connecting circuit between the micro-controller and resolver and so on. The whole circuit has the advantages of simple structure, high reliability, working stability, high precision and better noise immunity, etc. It can be used under harsh environments, so it has high value of practical use. The experimental results show that the circuit can detect the position signals of the DC motor accurately, so it can contribute to achieve a more precise closed loop control of DC motors.%介绍了在步进凝视扫描成像平台的位置检测中，传感器的解码电路。
基于双通道旋转变压器的解码器设计
位置角 度精度 的需 求 越来 越 高 ， 高精 度 的角位 置 传感器 也越来 越 广泛 的应用 在 伺 服控 制 系统 中。
旋转变 压 器就 是 一 种 高 精 度 的 电磁 感 应 式 传 感 器口 ， ］可用来 测 量旋 转 物体 的转轴 角 位 移 和角 速
ＺＨ０Ｕ — ａ， ＺＨ Ｕ Ｑｉｈｕ Ｊｕｎ， Ｗ ＥＮＧ Ｆ — ｄａ
（ ｈ ｎ ｈ ｉ ｄ ｏ Ｅｑ ｉ ｍ ｅ ｔＲｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ｉ ｔ ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ０ Ｓ ａ ｇ ａ Ｒａ ｉ ｕ ｐ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ９ ，Ｃｈ ｎ ） ｔ ２ ｉａ
Ｋ ｅ ｒ ｓ：ｒ ｔ ｒ ｒ ｎｓｏｒ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｏ ａ ｙ ｔ ａ ｆ ｍ ｒ；ｄ ｃ ｅ ｅ ｏｄ ｒ；ｐｒ ｇ ａ ｍ ａ ｅ ｌ ｇ ｃ ｄｅ ｉｅ ｏ ｒｍ ｂｌ ｏ ｉ ｖ ｃ
组作 为变压 器 的副边 ， 通过 电磁耦 合 得 到感 应 电
０ 引 言
随着科学 技术 的发展 ， 在 雷达 伺 服 系统 对 现
周起 华 ， 朱 骏 ， 翁孚 达
（ 上海无 线电设备 研究所 ， 上海 ２ ０ ９ ） ０ ０ ０
摘
要 ： 出 双 通 道 旋 转 变 压 器 解 码 器 的 一 种 设 计 方 法 ， 用 集 成 电路 ＡＤ Ｓ ０ 作 为 提 采 ２ ８Ａ
旋 转 变 压 器 解码 芯 片 （ ＲＤＣ） 用 可 编 程 逻 辑 芯 片 （ ＬＤ） 芯 片 输 出 的 数 据 进 行 处 理 整 合 运 ， ＣＰ 对
第 ３ ２卷
一种基于ADS的旋转变压器位置解码及监控方法
03
监控系统设计
监控系统架构
添加标题
监控系统组成：包 括硬件和软件两部 分
添加标题
硬件部分：包括旋 转变压器、ADS模 块、数据采集卡等
添加标题
软件部分：包括数 据采集、数据处理、 数据存储、数据展 示等模块
添加标题
数据采集：通过 ADS模块采集旋转 变压器的输出信号
添加标题
数据处理：对采集 到的数据进行滤波、 去噪等处理
单击此处添加副标题
基于ADS的旋转变压器位
置解码及监控方法
汇报人：
目录
01 02 03 04 05 06
添加目录项标题 旋转变压器位置解码原理
监控系统设计 实验验证与结果分析
系统优势与局限性 结论与展望
01
添加目录项标题
02
旋转变压器位置解码原理
旋转变压器工作原理
旋转变压器是一种将旋 转运动转换为电信号的 传感器
解码算法实现步骤：首先，采集旋转变压器的输出信号；然后，通过ADS软件对采集到的信号 进行解码；最后，输出解码后的位置信息
解码算法实现效果：能够准确、实时地解码旋转变压器的位置信息，为监控系统提供准确的位 置信息。
解码精度与可靠性
解码原理：基于ADS的旋转变压器位置解码 精度影响因素：传感器精度、信号处理算法、环境因素等 提高精度方法：优化传感器设计、改进信号处理算法、降低环境干扰等 可靠性评估：通过实验测试、仿真分析等方法评估解码系统的可靠性
研究成果的应用前景：在工业自动化、航空航天等领域具有广泛的应用前景
展望：未来将进一步优化解码算法，提高监控系统的智能化水平，以满足更高精度、更高稳定性 的要求。
对未来研究的建议
深入研究ADS技术在旋转变压器位置解码中的应用，提高解码精度和稳定性 探索ADS技术在旋转变压器监控系统中的应用，提高监控系统的实时性和准确性 研究ADS技术在旋转变压器故障诊断中的应用，提高故障诊断的准确性和及时性 研究ADS技术在旋转变压器控制中的应用，提高控制性能和稳定性
一种旋转变压器解码调理电路设计及应用
Electronic Technology •电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 69【关键词】旋转变压器 调理电路 设计1 概述转速闭环控制是机电伺服系统所采用的典型控制方式，检测电机转子位置、获取转子精确的位置信号是实现闭环控制最重要的基本环节。
目前，最普遍的方法是从位置传感器来获得电机转子的位置信号，旋转变压器抗冲击震动和温湿度变化的能力很强，适用于工作环境恶劣的场合。
在机电伺服系统中，通常采用旋转变压器实时测量电机转子的角位置。
旋转变压器是一种模拟型机电元件，为了满足交流传动系统数字化控制的要求，就需要一定的信号接口电路实现其模拟信号与控制一种旋转变压器解码调理电路设计及应用文/龙海峰 曹巳甲 陈鹏 王首浩系统数字信号之间的相互转化，这类接口电路是一类特殊的模／数转换器，也就是所谓的旋转变压器／数字转换器(RDC)。
位置传感器检测技术的发展极大地提高了交流电机调速系统的动态响应性能和定位精度，日本多摩川公司生产的R/D 转换芯片AU6802N1可以方便地将旋转变压器的轴角位移信号（模拟信号）相应地转换为控制系统所需要的数字信号，且使用简单，成本低，可靠性高。
本文从应用的角度，基于AU6802N1 芯片设计了旋变位置信号测量的外围调理电路。
2 工作原理旋转变压器R/D 转换电路为转子旋转的每一个位置提供一个具体的数值（代码值），只要供给电压正常便可以正常工作，360度范围内角度与编码数值呈一一对应关系，且系统进一步，画出不同自由度下的权矢量方向图，如图4所示。
从图4中可以看出，方向图展宽零陷的深度随自适应自由度增加而增加，而后基本不变，但自由度过高时，旁瓣电平有所抬高。
4 旁瓣相消抗干扰试验为验证本文提出的稳健旁瓣相消技术的可行性，我们在某雷达设备上进行试验，对于噪声干扰和密集假目标干扰，分别采用常规旁瓣相消技术和稳健旁瓣相消技术进行干扰抑制，比较两种方法对应的抑制效果。
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2
Байду номын сангаас 2013 届本科毕业设计论文
目录
第一章 旋转变压器..................................................................................................5
1.2.1 环形变压器式旋转变压器................................................................................... 5 1.2.2 磁阻式旋转变压器............................................................................................... 6 1.3 正余弦旋转变压器的工作原理...................................................................................... 6 1.4 旋转变压器与光学编码器比较...................................................................................... 8 1.5 旋转变压器的应用.......................................................................................................... 9
第三章 控制器 STM32F103RBT6........................................................................ 14
3.1 STM32F103RBT6 概述.................................................................................................. 14 3.2 SPI 接口...........................................................................................................................14 3.3 USART 接口................................................................................................................... 15
第二章 解码芯片 AD2S1200.................................................................................10
2.1 AD2S1200 主要特性...................................................................................................... 10 2.2 AD2S1200 功能管脚...................................................................................................... 11 2.3 AD2S1200 串行接口...................................................................................................... 11 2.4 AD2S1200 与旋转变压器连接...................................................................................... 12
4.2.1 AD2S1200 接口电路........................................................................................... 17 4.2.2 AD2S1200 缓冲电路........................................................................................... 18 4.2.3 AD2S1200 与旋变接口电路............................................................................... 19 4.3 控制部分电路设计........................................................................................................ 19 4.3.1 STM32F103RBT6 控制主电路........................................................................... 20 4.3.2 晶振、复位、JTAG 调试电路...........................................................................20 4.3.3 RS232 通讯接口...................................................................................................20
题目： 旋转变压器解码电路设计
学院 专业 年级 学号 姓名 指导老师
信息科学与工程学院 电气工程及其自动化
2009 级 0915312035
姚宏轩 郭新华
2013 年 5 月
2013 届本科毕业设计论文
摘要
旋转变压器应用于运动伺服控制系统中，作为角度位置的传感和测量用，其输出是随 转子转角作某种函数变化的电气信号。和光学编码器相比，旋转变压器有着无可比拟的可 靠性，可以运行在更高的转速下，并且其输出是绝对值信号，可以克服相对式位置测量带 来的弊端。其在军事以及航天、航空、航海等方面有着不可替代的位置。但旋转变压器输 出的是模拟量，其信号处理电路复杂，价格昂贵，导致其应用受限。但随着技术的进步， 旋转变压器专用解码芯片（R/D)的出现，改变了这一现状。本文将对旋转变压器的结构和 工作原理进行分析，了解其基本的电气特性，然后围绕旋转变压器解码专用芯片 AD2S1200 和主控芯片 STM32F103RBT6 设计硬件电路，对旋转变压器输出的两路代表角度位置的电 压信号进行解码，主控芯片通过 SPI 接口采集 AD2S1200 的解码值，从而获得当前旋转变 压器的位置和速度信息。
1.1 旋转变压器的分类和用途.............................................................................................. 5 1.2 旋转变压器的结构.......................................................................................................... 5
关键词：旋转变压器；AD2S1200；STM32
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2013 届本科毕业设计论文
ABSTRACT
Resolver is used in servo motion control system as a way to sense or measure position. Its output is some kind of electrical signal which is a function of the rotor position. Compared with optical encoder, the resolver has a much better reliability. It can work in higher speed rate, and also, its output signal is absolute, so that it can overcome the disadvantages of the relative position measurement. It is irreplaceable in the military and aerospace, aviation, navigation and so on. However, the output signal of the resolver is analog quantity, and its signal processing circuit is very complicated and expensive. This limits the application of the resolver. With the development of technology and the appearance of the monolithic R/D converter, this situation has changed. This article will analyse the structure and working principles of the resolver, so as to understand its basic electrical characteristics. Then we will design the decoding circuit based on the R/D conveter AD2S1200 and the main controller STM32F103RBT6. The decoding circuit will decode two channels output electrical signal of the resolver which represents the position of the rotor. The main controller uses SPI interface to collect the decode value of AD2S1200 to obtain the position and speed information of the resolver.