CN105043421A - 一种小型化的单通道r/d轴角转换电路 - Google Patents

一种小型化的单通道r/d轴角转换电路 Download PDF

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杨侃
张浩然
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Abstract

本发明公开了小型化的单通道R/D轴角转换电路，包括轴角转换芯片AD2S1210？BSTZ、单片机控制芯片C8051F500-IQ、四路差分总线接收器和RS485电平转换芯片ADM4853ARZ；采用单片机控制芯片C8051F500控制轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的工作时序，并将数据通过四路差分总线接收器以及RS485电平转换芯片ADM4853ARZ输出。本发明采用通用元器件设计，成本低，易于实施，使用灵活；采用单片机为核心，软件实现AD2S1210轴角转换器参数调整，工作效率高，成本低，并提供RS485输出接口，满足工业控制需要。

Description

一种小型化的单通道R/D轴角转换电路
技术领域
本发明涉及一种小型化的单通道R/D轴角转换电路，属于电路技术领域。
背景技术
近年来，数控机床、雷达跟踪、机器人等对驱动系统的高精度、快速性、可靠性和小型化等方面的要求日渐提高。电机调速采用自控式变频调速时，需要安装传感器实时检测转子的角位置和转速。常用的转子位置传感器有光栅编码器、霍尔传感器和旋转变压器。其中旋转变压器因具有耐高温、耐湿度、抗冲击、抗干扰等优点而获得广泛应用，但旋转变压器的输出信号为模拟量，需要与旋转变压器数字转换器配合使用，将其转成数字量。
发明内容
本发明的目的：本发明公开了一种小型化的单通道R/D轴角转换电路模块，可以快速的将旋转变压器输出的模拟量转换成数字量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种小型化的单通道R/D轴角转换电路，其特征是，包括轴角转换芯片AD2S1210BSTZ、单片机控制芯片C8051F500-IQ、四路差分总线接收器和RS485电平转换芯片ADM4853ARZ。
采用单片机控制芯片C8051F500控制轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的工作时序，并将数据通过四路差分总线接收器以及RS485电平转换芯片ADM4853ARZ输出。
还包括一功率放大芯片TCA0372DW2G，对轴角转换芯片AD2S1210BSTZ输出的激励正弦信号进行电流放大，增大驱动能力。
轴角转换芯片AD2S1210BSTZ中的转换器跟踪旋转变压器的轴角θ，产生一个输出角度φ并取回与输入的设定角度相比较。
如果转换器产生的输出角度正确地跟踪了输入角度，经内部闭环系统控制后使得两个角度差趋向于0。
通过单片机控制芯片C8051F500-IQ设置轴角转换芯片AD2S1210BSTZ片选CS使其上电后保持选通状态。
轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的工作模式包括：配置模式和正常模式；
通过单片机控制芯片C8051F500-IQ的I/O口控制选择轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的工作模式，通过串口或者并口读取出旋转变压器的位置和速度数据。
从轴角转换芯片AD2S1210BSTZ中读取位置或速度数据时，首先在SAMPLE的一个下降沿时把数据从位置或速度积分器中送到寄存器中，并更新故障寄存器，保持低电平270ns使数据锁存；在SAMPLE由高电平到低电平后770ns再通过置低读写信号读取相应的寄存器的数据。
本发明所达到的有益效果：
（1）本发明的单通道R/D轴角转换电路为金属管壳DIP封装，并使用插座焊接方式；采用通用元器件设计，成本低，易于实施，使用灵活。
（2）本单通道R/D轴角转换电路采用单片机为核心，软件实现AD2S1210轴角转换器参数调整，工作效率高，成本低，并提供RS485输出接口，满足工业控制需要。
附图说明
图1单通道转角转换器电路原理框图。
图2输出功率放大电路图。
图3系统软件流程图。
图4RS485接口电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明公开了一种小型化的单通道R/D轴角转换电路模块，可以快速的将旋转变压器输出的信号量转换成数字量。单通道转角转换器电路原理框图如图1，单通道R/D轴角转换电路由轴角转换芯片AD2S1210BSTZ、单片机控制芯片C8051F500-IQ、功率放大芯片TCA0372DW2G、四路差分总线接收器以及RS485电平转换芯片ADM4853ARZ组成。该模块电路完成轴角信号的转换采集和传输，并可以对外提供标准的工业RS485接口信号。
旋转变压器是一种输出电压随着转子转角变化的信号元件，其工作原理和普通变压器本质一样，只是由于转子旋转，定子励磁绕组和转子输出绕组之间的相对位置发生变化会引起互感变化，因此当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。
轴角转换芯片AD2S1210BSTZ是ADI公司最新推出的一款单片旋转变压器/数字转换器，输出可由用户设定的10～16位分辨率的绝对位置和速度以及系统故障信息。其最大跟踪速率为3125r/s，并行和串行10～16位数据接口。采用单片机C8051F500控制轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的工作时序，并将数据通过四路差分总线接收器以及RS485传输芯片ADM4853ARZ输出。
轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的工作基于Ⅱ型闭环跟踪原理，其输出连续跟踪旋转变压器转角的位置，不需要外部转换和等待。芯片里的转换器跟踪着旋转变压器的轴角θ，产生一个输出角度φ并取回与输入角度相比较。如果转换器正确地跟踪了输入角度，芯片内部经过相位解调器，若干积分器和补偿滤波器组成的闭环系统后使得两个角度差就会趋向于0，此时φ即为旋转角度θ，并且使用Ⅱ型闭环跟踪环路可保证跟随恒定速度输入时不产生累积误差。
轴角转换芯片AD2S1210BSTZ输出的激励正弦信号频率可以设置在2kHz～20kHz范围，输出P-P值最大值电压为3.48V，平均值为2.43V，幅值已经满足要求，仅需要放大电流增大其驱动能力。本实施例中使用功率放大器TCA0372DWR2G来实现，见图2所示，虚线框图为外置电阻。
单片机控制芯片C8051F500-IQ为silicon公司推出的完成集成的低功耗混合信号片上系统型MCU。QFP-48封装类型，体积小、I/O引脚丰富，并可以灵活配置，方便设计人员版图设计。
轴角转换芯片AD2S1210BSTZ可以通过单片机控制芯片C8051F500-IQ设置其片选CS使其在上电后保持选通状态，方便系统实时检测电机转子的位置和转速。轴角转换芯片AD2S1210BSTZ对地址和数据的写入以及对数据的读取有着严格的时序要求，系统中芯片外接8.192MHz的晶振。单片机控制芯片C8051F500-IQ的I/O口来控制轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的A0、A1引脚，选择其工作模式。可以根据实际的工作要求，来设置合适的转角分辨率以及绝对位置信息、错误信息。系统软件流程图如图3所示。
轴角转换芯片AD2S1210BSTZ需要一个外部复位信号使其复位引脚RESET输入保持低电平，直到电源引脚VDD达到规定的工作电压范围4.5V至5.5V以内。在电源引脚VDD处于规定的范围内之后，复位引脚RESET必须保持低电平至少10μs。对AD2S1210BSTZ施加一个复位信号RESET，将把输出位置初始化为0x000值，并导致AD2S1210BSTZ指示LOS（LOT和DOS引脚拉低）。所以在轴角转换芯片AD2S1210BSTZ初始化前需要对其进行软件复位。
轴角转换芯片AD2S1210BSTZ可以工作在两种模式：配置模式和正常模式。配置模式用来编程寄存器，设定激励频率、分辨率，故障检测预置和读取故障寄存器里的信息。两种模式下都可以通过串口或者并口读取轴角转换芯片AD2S1210BSTZ位置和速度数据。两种模式的选择和两种数据的分别读取都可以通过单片机控制芯片C8051F500-IQC8051F500的I/O口来控制轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的引脚A0、A1的值来实现。
轴角转换芯片AD2S1210BSTZ对地址和数据的写入以及对数据的读取有十分严格的时序要求，本系统中芯片外接11.0592MHz的晶振。当要从轴角转换芯片AD2S1210BSTZ中读取位置或速度数据时，首先要将AD2S1210BSTZ引脚SAMPLE的一个下降沿把数据从位置和速度积分器中送到寄存器中再更新故障寄存器，并且要保持低270ns来保证数据的正确锁存，在SAMPLE由高电平到低电平后770ns才能通过置低读写RD信号来读取相应的寄存器的数据。
经单片机控制芯片C8051F500-IQ采集轴角信号数据在某些特殊场所需要远距离传输以满足工业控制的应用，因此在实际应用时将串行数据SYNC，通过RS485传输芯片ADM4853ARZ转换为RS-485电平差分信号，如图4所示。客户端计算机通过RS-485转RS-232接口，通过上位机软件进行角度显示。
该模块电路，使用金属外壳封装形式，将器件包围起来，在并提供金属屏蔽外壳接地，其对各种通过电磁感应引起干扰非常有效，满足较复杂工作环境要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种小型化的单通道R/D轴角转换电路，其特征是，包括轴角转换芯片AD2S1210BSTZ、单片机控制芯片C8051F500-IQ、四路差分总线接收器和RS485电平转换芯片ADM4853ARZ；
采用单片机控制芯片C8051F500控制轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的工作时序，并将数据通过四路差分总线接收器以及RS485电平转换芯片ADM4853ARZ输出。
2.根据权利要求1所述的小型化的单通道R/D轴角转换电路，其特征是，还包括一功率放大芯片TCA0372DW2G，对轴角转换芯片AD2S1210BSTZ输出的激励正弦信号进行电流放大。
3.根据权利要求1所述的小型化的单通道R/D轴角转换电路，其特征是，轴角转换芯片AD2S1210BSTZ中的转换器跟踪旋转变压器的轴角θ，产生一个输出角度φ并取回与输入的设定角度相比较。
4.根据权利要求3所述的小型化的单通道R/D轴角转换电路，其特征是，如果转换器产生的输出角度正确地跟踪了输入角度，经内部闭环系统控制后使得两个角度差趋向于0。
5.根据权利要求1所述的小型化的单通道R/D轴角转换电路，其特征是，通过单片机控制芯片C8051F500-IQ设置轴角转换芯片AD2S1210BSTZ片选CS使其上电后保持选通状态。
6.根据权利要求1或5所述的小型化的单通道R/D轴角转换电路，其特征是，轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的工作模式包括：配置模式和正常模式；
通过单片机控制芯片C8051F500-IQ的I/O口控制选择轴角转换芯片AD2S1210BSTZ的工作模式，通过串口或者并口读取出旋转变压器的位置和速度数据。
7.根据权利要求1或5所述的小型化的单通道R/D轴角转换电路，其特征是，从轴角转换芯片AD2S1210BSTZ中读取位置或速度数据时，首先在SAMPLE的一个下降沿时把数据从位置或速度积分器中送到寄存器中，并更新故障寄存器，保持低电平270ns使数据锁存；在SAMPLE由高电平到低电平后770ns再通过置低读写信号读取相应的寄存器的数据。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203422097U (zh) * 2013-04-17 2014-02-05 杜春洋 多功能网络化数字轴角变换器
WO2014044043A1 (zh) * 2012-09-21 2014-03-27 Tan Chengzhong 一种无刷线性旋转变压器
CN203587123U (zh) * 2013-11-30 2014-05-07 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种基于旋变数字转换器的旋变信号调理电路
CN104155605A (zh) * 2014-07-24 2014-11-19 上海镭隆科技发展有限公司 一种便携式电机带旋变运动控制的测试设备及测试方法
CN204271968U (zh) * 2014-11-28 2015-04-15 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种基于dsp的旋转变压器数字解码控制电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014044043A1 (zh) * 2012-09-21 2014-03-27 Tan Chengzhong 一种无刷线性旋转变压器
CN203422097U (zh) * 2013-04-17 2014-02-05 杜春洋 多功能网络化数字轴角变换器
CN203587123U (zh) * 2013-11-30 2014-05-07 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种基于旋变数字转换器的旋变信号调理电路
CN104155605A (zh) * 2014-07-24 2014-11-19 上海镭隆科技发展有限公司 一种便携式电机带旋变运动控制的测试设备及测试方法
CN204271968U (zh) * 2014-11-28 2015-04-15 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种基于dsp的旋转变压器数字解码控制电路

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
梁家威等: "基于AD2S1210的转子位置转速检测方法研究", 《微电机》 *
王安等: "基于AD2S1210的EPS电动机转子位置检测研究", 《北京汽车》 *
王玉珏等: "基于AD2S1210的电机解码系统设计", 《电子技术应用》 *

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