CN105227185A - 一种高精度模拟旋转变压器输出电路 - Google Patents

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商美霞
孟凡强
吴长安
邹林
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Abstract

本发明公开了一种高精度模拟旋转变压器输出电路，包括串口芯片、微处理器、D/A转换器、正弦波发生器以及两个四象限乘法器；通过测试软件与微处理器通讯、设置参数，可实现任意指定角度输出和连续角度输出；由于电路组成简洁，与高精度旋转变压器相比，极大的减小了成本；电路组成中的元器件精度高、性能稳定，因此产生的信号波形失真度低、稳定性好、精度高；与旋转变压器相比，由于无机械磨损，因此可靠性高使用寿命长。

Description

一种高精度模拟旋转变压器输出电路
技术领域
本发明涉及电子测量技术领域，尤其涉及一种高精度模拟旋转变压器输出电路，可用于旋转变压器数字转换器/转换模块/解调模块测试。
背景技术
在航空、航天、航海等高精度伺服系统中，旋转变压器因精度高、结构简单、抗干扰能力强而被广泛应用。在应用中旋转变压器输出的模拟信号，经过旋转变压器转换模块转换为数字信号方能用于精确控制，旋转变压器转换模块的精度在使用旋转变压器的测角系统中起着重要作用。
旋转变压转换模块属于高精度数字转换器，对其性能测试需要更高精度、昂贵的测试设备，其中旋转变压器转换模块输入的正弦波和余弦波模拟信号通常情况下是采用精度较高的旋转变压器提供。一般情况下，精度较高的旋转变压器价格比较昂贵；在提供连续转角测试时比较方便，但对于要求提供固定值角度时，比如22.5°、45.2°、90°、135°等任意离散角度时，由于旋转变压器是机械旋转式结构，则不易实现指定角度输出，同时使用时间长了，摩擦部分容易受损，精度降低、可靠性下降。
发明内容
为了克服现有旋转变压器转换模块测试设备中输入的正弦波和余弦波模拟信号发生装置，指定角度输出不易实现、价格高、可靠性低的缺点，本发明提供一种新型高精度模拟旋转变压器输出电路，具有电路结构简单、成本低、可靠性高使用寿命长、输出波形失真度低、稳定性好、精度高、输出角度任意可控等特点。
一种高精度模拟旋转变压器输出电路，包括串口芯片、微处理器、D/A转换器、正弦波发生器以及两个四象限乘法器；
所述串口芯片接收计算机测试软件中的旋转变压器所要求输出的角度值θ、正弦波基波信号幅值E以及所模拟的旋转变压器的角频率ω，并按照所述微处理器的电平输入要求将该角度值θ、幅值E以及角频率ω进行电平转化；
所述微处理器从串口芯片接收所述角度值θ，并依据该角度值θ产生正弦波谐波sinθ和余弦波谐波cosθ；同时，将正弦波基波信号幅值E以及角频率ω转发给所述正弦波发生器；
所述D/A转换器从微处理器接收数字形式的正弦波谐波信号和余弦波谐波信号后，再将该两路信号转换成模拟正弦波谐波信号和余弦波谐波信号；
所述正弦波发生器依据所述幅值E和角频率ω正弦波基波信号ER1-R2＝Esinωt；t表示时间；
两个四象限乘法器中的第一四象限乘法器接收D/A转换器输出的模拟正弦波谐波信号以及接收正弦波发生器输出的正弦波基波信号ER1-R2＝Esinωt，然后形成旋转变压器正弦波信号：Es1-s3＝KEsinωtsinθ；其中K为一相定转子和转子绕组的有效匝数比，根据测试旋转变压器转换模块要求设定；
两个四象限乘法器中的第二四象限乘法器接收D/A转换器输出的模拟余弦波谐波信号以及接收正弦波发生器输出的正弦波基波信号ER1-R2＝Esinωt，然后形成旋转变压器余弦波信号：Es2-s4＝KEsinωtcosθ。
较佳的，所述微处理器的型号为DSP28335；
较佳的，D/A转换器的型号为DAC7744。
较佳的，串口芯片的型号为MAX232。
较佳的，正弦波发生器的型号为ML2036。
较佳的，四象限乘法器的型号为AD633。
本发明具有如下有益效果：
本发明通过测试软件与微处理器通讯、设置参数，可实现任意指定角度输出和连续角度输出；由于电路组成简洁，与高精度旋转变压器相比，极大的减小了成本；电路组成中的元器件精度高、性能稳定，因此产生的信号波形失真度低、稳定性好、精度高；与旋转变压器相比，由于无机械磨损，因此可靠性高使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的模拟旋转变压器输出电路的原理框图。
图2为本发明的模拟旋转变压器输出信号波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
一种高精度模拟旋转变压器输出电路，如图1所示：本发明电路主要包括微处理器DSP28335、D/A转换器DAC7744、串口芯片MAX232、正弦波发生器ML2036和四象限乘法器AD633。
串口芯片接收计算机测试软件中的旋转变压器所要求输出的角度值θ、正弦波基波信号幅值E以及所模拟的旋转变压器的角频率ω，并按照微处理器的电平输入要求将该角度值θ、幅值E以及角频率ω进行电平转化；
微处理器从串口芯片接收角度值θ，并依据该角度值θ产生正弦波谐波sinθ和余弦波谐波cosθ；同时，将正弦波基波信号幅值E以及角频率ω转发给正弦波发生器；
D/A转换器从微处理器接收数字形式的正弦波谐波信号和余弦波谐波信号后，再将该两路信号转换成模拟正弦波谐波信号和余弦波谐波信号。
正弦波发生器依据幅值E和角频率ω正弦波基波信号ER1-R2＝Esinωt；t表示时间；
两个四象限乘法器中的第一四象限乘法器接收D/A转换器输出的模拟正弦波谐波信号以及接收正弦波发生器输出的正弦波基波信号ER1-R2＝Esinωt，然后形成旋转变压器正弦波信号：Es1-s3＝KEsinωtsinθ；其中K为一相定转子和转子绕组的有效匝数比，根据测试旋转变压器转换模块要求设定。
两个四象限乘法器中的第二四象限乘法器接收D/A转换器输出的模拟余弦波谐波信号以及接收正弦波发生器输出的正弦波基波信号ER1-R2＝Esinωt，然后形成旋转变压器余弦波信号：Es2-s4＝KEsinωtcosθ。
该电路工作过程：计算机测试软件中的旋转变压器角度输出要求通过串口芯片MAX232向送到微处理器DSP28335中，微处理器DSP28335执行程序产生正弦波谐波和余弦波谐波，送入D/A转换器DAC7744的两路输出分别将数字正弦波谐波信号和余弦波谐波信号转换成模拟正弦波谐波信号和余弦波谐波信号，分别送入2个四象限乘法器AD633，与此同时正弦波发生器ML2036产生正弦波基波信号分两路也分别送入上述的四象限乘法器AD633，通过四象限乘法器AD633的叠加功能，最终2个四象限乘法器AD633分别产生了模拟旋转变压器输出的正弦波和余弦波信号。
电路工作过程中，正弦波发生器ML2036产生正弦波基波信号：ER1-R2＝Esinωt；
D/A转换器DAC7744的两路输出分别为sinθ和cosθ；
旋转变压器正弦波信号：Es1-s3＝KEsinωtsinθ；
旋转变压器余弦波信号：Es2-s4＝KEsinωtcosθ；
其中K为一相定、转子绕组的有效匝数比(变比或传输比)，可根据测试旋转变压器转换模块要求设定；E为正弦波基波信号幅值。
两个四象限乘法器输出的正弦波和余弦波信号即为本发明的模拟旋转变压器产生的输出信号，输出至旋转变压器数字转换器/转换模块/解调模块进行解调。
模拟旋转变压器输出信号波形如图2所示。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高精度模拟旋转变压器输出电路，其特征在于，包括串口芯片、微处理器、D/A转换器、正弦波发生器以及两个四象限乘法器；
所述串口芯片接收计算机测试软件中的旋转变压器所要求输出的角度值θ、正弦波基波信号幅值E以及所模拟的旋转变压器的角频率ω，并按照所述微处理器的电平输入要求将该角度值θ、幅值E以及角频率ω进行电平转化；
所述微处理器从串口芯片接收所述角度值θ，并依据该角度值θ产生正弦波谐波sinθ和余弦波谐波cosθ；同时，将正弦波基波信号幅值E以及角频率ω转发给所述正弦波发生器；
所述D/A转换器从微处理器接收数字形式的正弦波谐波信号和余弦波谐波信号后，再将该两路信号转换成模拟正弦波谐波信号和余弦波谐波信号；
所述正弦波发生器依据所述幅值E和角频率ω正弦波基波信号ER1-R2＝Esinωt；t表示时间；
两个四象限乘法器中的第一四象限乘法器接收D/A转换器输出的模拟正弦波谐波信号以及接收正弦波发生器输出的正弦波基波信号ER1-R2＝Esinωt，然后形成旋转变压器正弦波信号：Es1-s3＝KEsinωtsinθ；其中K为一相定转子和转子绕组的有效匝数比，根据测试旋转变压器转换模块要求设定；
两个四象限乘法器中的第二四象限乘法器接收D/A转换器输出的模拟余弦波谐波信号以及接收正弦波发生器输出的正弦波基波信号ER1-R2＝Esinωt，然后形成旋转变压器余弦波信号：Es2-s4＝KEsinωtcosθ。
2.如权利要求1所述的一种高精度模拟旋转变压器输出电路，其特征在于，所述微处理器的型号为DSP28335。
3.如权利要求1所述的一种高精度模拟旋转变压器输出电路，其特征在于，D/A转换器的型号为DAC7744。
4.如权利要求1所述的一种高精度模拟旋转变压器输出电路，其特征在于，串口芯片的型号为MAX232。
5.如权利要求1所述的一种高精度模拟旋转变压器输出电路，其特征在于，正弦波发生器的型号为ML2036。
6.如权利要求1所述的一种高精度模拟旋转变压器输出电路，其特征在于，四象限乘法器的型号为AD633。
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