CN102494709A - 双通道多极旋转变压器精粗机零位的自标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双通道多极旋转变压器精粗机零位的自标定方法，其特征在于步骤如下：测量双通道旋转变压器在标定时刻T的精粗通道的码值θ_精′，θ_粗′；测量双通道旋转变压器在标定后任意时刻t的精粗通道的码值θ_精和θ_粗；计算得到修正的双通道旋转变压器的精粗通道的码值θ_粗″和θ_精″；根据θ_real＝f₁(θ_粗″，θ_精″，p)计算得到的当前真实角度。本方法则同时对两通道进行修正，无须转动旋转变压器来寻找某一通道的零位。

Description

双通道多极旋转变压器精粗机零位的自标定方法

技术领域

本发明涉及一种双通道多极旋转变压器精粗机零位的自标定方法，属于电子技术领域，具体地说是一种利用微处理器和非易失存储器(如ROM、Flash等)对双通道多极旋转变压器的精粗机进行零位自标定的方法。本方法可用于各种类型的双通道多极旋转变压器。

背景技术

旋转变压器作为精密测角元件，以其出色的抗震动性、抗冲击性以及对各种恶劣环境的适应能力而被广泛应用于军工、船舶、航空航天、冶炼、开采等各类行业中。

为了提高旋转变压器的测角精度，通常在工程实际中选取双通道多极旋转变压器。该类旋转变压器为同心圆套轴结构，由精机和粗机两套旋转变压器组成。其中，粗机可测量360°的整圈范围，而精机对两个对极之间的角度进行更加细化地测量。通过将精粗机所测得的角度编码组合从而可以达到高精度测角的目的。例如，可对32对极双通道多极旋转变压器中的精粗机分别进行14位编码转换，其粗机旋转一圈可测量360°的范围，而精机旋转一圈可测量360/32＝11.25°的范围，通过将粗机的高5位和精机的14位编码组合可以得到分辨率更高的19位编码。

但是，由于受到旋转变压器制造工艺的限制，双通道多极旋转变压器的精粗机零位之间会存在一定的偏差。该偏差会造成精粗通道组合码的跳变。例如，在上例中精机的14位编码发生进位时，粗机高5位编码应加1。但是由于存在零位偏差，此时粗机高5位编码可能未加1，进而造成精粗组合码的跳变，影响到角度测量的精度。

在工程应用中，有多种方法可以修正上述的精粗组合码跳变。但是，这些方法都有纠错范围的限制。当精粗机的零位偏移大于纠错方法的范围时，该方法将失效。此时，需要对精粗机的零位偏差进行人工修正，使零位偏差满足纠错方法的要求。但是，在批量化生产的过程中，这种人工修正需硬件配合来修改软件，操作起来费时费力。特别对于旋转变压器安装在有限小角度可动的机构时，将很难进行操作。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种双通道多极旋转变压器精粗机零位的自标定方法，一种简便、快捷地双通道多极旋转变压器的零位自标定方法。

技术方案

一种双通道多极旋转变压器精粗机零位的自标定方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：测量双通道旋转变压器在标定时刻T的精粗通道的码值θ_精′，θ_粗′；

步骤2：测量双通道旋转变压器在标定后任意时刻t的精粗通道的码值θ_精和θ_粗；

步骤3：根据下述公式计算得到修正的双通道旋转变压器的精粗通道的码值θ_粗″和θ_精″；

θ_粗″＝f₂(θ_粗-θ_粗′)

θ_精″＝f₂(θ_精-θ_精′)

所述f₂(x)为码值范围修正函数，当括号内的出现负值时，对该值加上360度对应的码值，对该值进行修正；

步骤4：以修正后θ_粗″和θ_精″，根据θ_real＝f₁(θ_粗″，θ_精″，p)计算得到的当前真实角度。

有益效果

本发明提出的一种双通道多极旋转变压器精粗机零位的自标定方法，该方法较之传统方法具有以下特点：

1.传统方法以精粗通道其一为基准，将其旋转到零位，再对另一通道进行修正。本方法则同时对两通道进行修正，无须转动旋转变压器来寻找某一通道的零位。

2.本方法可在任意时刻、任意环境下方便、快捷地进行零位自标定。

3.本方法可以以微处理器技术为依托，利用非易失存储器来进行实施，具备记忆功能。

4.实现该方法的电路简单有效，成本低廉。

附图说明

图1：本发明方法实施例软件流程框图；

图2：本发明方法实施例电路图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明实施例以微处理器技术为依托，利用非易失存储器来进行设计，其具体技术方案有两部分组成。第一部分为主流程，其步骤如下：首先，微处理器从外部元件读入当前旋转变压器精粗通道的码值；其次处理器从非易失存储器的指定位置读入当前该旋转变压器精粗通道的修正值；然后使用修正值对精粗通道的码值分别进行相应的修正；最后将修正后的码值作为组合纠错算法的输入，进行相应的处理。第二部分为修正值更新流程，其步骤如下：首先，由外部数字量输入或各种通信接口，如按钮、串口等引发处理器进入中断程序；其次，在中断程序中处理器读入当前旋转变压器精粗通道的码值；最后，将该时刻的码值作为旋转变压器精粗通道的修正量分别存入非易失存储器的指定位置中，并退出中断程序。

实现本发明方法的计算机步骤流：(见图1)

1.1：在T时刻处理器软件接收到自标定触发信号。

1.2：读取当前时刻的旋转变压器精粗通道的码值θ_精′，θ_粗′

1.3：将θ_精′，θ_粗′存储到系统的非易失存储器中指定的位置

1.4：在T时刻以后的任意时刻t读取旋转变压器精粗通道的码值θ_精，θ_粗。(t≥0)

1.5：在系统的非易失存储器中的指定位置读取θ_精′，θ_粗′

1.6：对精粗通道的码值进行修正；

所述修正采用码值范围修正函数f₂(x)，即当括号内的出现负值时，对该值加上360度对应的码值，对该值进行修正。

Δθ_粗＝θ_粗-θ_粗′  Δθ_精＝θ_精-θ_精′

具体如下：判断Δθ_粗，Δθ_精是否越界。当

为越界，其中N₁为采集通道的位数；

对越界值进行修正，即

其中N₁为采集通道的位数，N为处理器数据格式的位数。例如，系统若采用32位的处理器配合14位的R/D芯片，则N＝32，N₁＝14。

计算当前真实角度编码，θ_real＝f₁(θ_粗″，θ_精″，p)，完成软件自标定流程。

当系统正常运行时执行2.4～2.9。当自标定程序启动则执行2.1～2.9，完成一次自标定后，软件重新进入正常流程。

实现本发明的电路，(见图2)

本发明采用的微处理器为DSP，其型号为TI公司的TMS320LF2812；采用的非易失存储器为TMS320LF2812的片内Flash。微处理器主要完成数据读取及存储、精粗通道数据修正、响应外部中断并进行相应处理、精粗通道数据组合及纠错和对外通讯的功能。参见图1，本发明所提出的双通道多极旋转变压器自标定方法由主流程和中断程序两个部分构成。其中，主流程的工作过程如下：首先，由DSP从外部元件中读入当前旋转变压器精粗通道的码值。接着，DSP从其内部Flash的B扇区(内部地址：0x3F4000)指定的地址区域中读出精粗通道所对应的修正值。接着，使用修正值分别对精粗通道数据进行修正，并保证修正后的数据在有效的数据范围内。最后，将修正过的码值作为参数传递给组合纠错算法，已得到高分辨率的组合码。中断程序的工作过程如下：首先，通过外部数字量输入或各种通信接口，如按钮、串口等来触发DSP的外部非屏蔽中断，以此来使PC指针进入中断服务子程序；接着，在中断服务子程序中DSP读入当前旋转变压器精粗通道的码值，并将其作为精粗通道的修正量。最后DSP进入Flash编程流程，将修正值写到Flash的B扇区中。编程成功后，退出中断服务子程序，PC指针重新指向主流程。

F1ash编程流程一次对一个Flash扇区进行操作，先对该扇区进行整体擦除，再对该扇区范围内的指定地址进行编程，最后对编程结果进行验证，其确认Flash扇区正常。在Flash编程流程运行阶段需关闭所有中断，以防止Flash操作失败，从而损坏硬件。

参见图2，该电路的主要功能是对DSP软件的中断触发和串口通讯，其工作模式有3中，分别为按钮触发、串口命令触发和外部数字量输入触发。工作过程如下：首先，在按钮触发电路中，按钮弹开状态下输出信号通过电阻R105上拉为高电平，按钮按下状态下输出信号与地短路，被下拉为低电平。因此，通过按下按钮可以产生下降沿脉冲来触发DSP的外部非屏蔽中断；其次，在串口命令触发电路中，光电耦合器V4为接收器、V6为发送器，数字芯片D5为RS-232到RS-422的转换器。该电路通过D5和V4接收外界发送的指令，并触发串口接收中断。当该指令为0xB5时，DSP程序开始进入自标定程序；此外，通过D5和V6向外界发送当前编码值；再次，在外部数字量输入触发电路由光电耦合器V5和差分单端转换器D4组成。该电路将差分脉冲信号转换为单端脉冲信号，使用该信号的下降沿来触发DSP的外部非屏蔽中断。

通过上述软硬件的配合，即可方便、快捷地完成双通道旋转变压器精粗机零位的自标定。

Claims (1)

1.一种双通道多极旋转变压器精粗机零位的自标定方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：测量双通道旋转变压器在标定时刻T的精粗通道的码值θ_精′，θ_粗′；

步骤2：测量双通道旋转变压器在标定后任意时刻t的精粗通道的码值θ_精和θ_粗；

步骤3：根据下述公式计算得到修正的双通道旋转变压器的精粗通道的码值θ_粗″和θ_精″；

θ_粗″＝f₂(θ_粗-θ_粗′)

θ_精″＝f₂(θ_精-θ_精′)

所述f₂(x)为码值范围修正函数，当括号内的出现负值时，对该值加上360度对应的码值，对该值进行修正；

步骤4：以修正后θ_粗″和θ_精″，根据θ_real＝f₁(θ_粗″，θ_精″，p)计算得到的当前真实角度为。

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