CN110504873A - 一种基于ad2s1210的单通道旋变调理电路 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，包括：以AD2S1210芯片为核心的模拟控制电路，所述模拟控制电路通过激励放大电路与调理电路连接旋转变压器，所述模拟控制电路为旋转变压器提供两路差分励磁信号，所述旋转变压器通过励磁信号产生正弦和余弦信号，经调理后由模拟控制电路进行数据处理，所述模拟控制电路输出处理后的电机转子角位置、角速度及寄存器数据至数字控制电路。本发明的优点是：电路稳定可靠、检测精度高，可操作性强、可移植性好，达到电动伺服机构系统控制对电机位置检测的精确性与稳定性要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于AD2S1210的单通道旋变调理电路。
背景技术
随着数字控制技术和数字信号处理技术的发展，伺服控制要求及性能不断提高。正弦波永磁同步电机矢量控制调速系统中,需要实时检测电机转子位置,以实现转矩、速度及位置的闭环控制。常用的位置检测传感器有自整角机、光电编码器、霍尔传感器和旋转变压器等。旋转变压器凭借其良好的抗冲击力、抗温度适度变化能力、结构简单、精度高、时效性好等优点，在正弦波永磁同步电机控制领域得到广泛应用。传统电动伺服机构均采用角度传感器或电位计，输出反馈模拟量经信号调理后输出给A/D转换电路供位置反馈闭环控制用，具有在有限转角行程和复杂系统环境下分辨率低、精度不高问题。
目前还可以采用光电编码器实现电机转子位置的检测，并通过一定的算法检测电机的速度，但是，光电编码器价格昂贵、可靠性低、抗震动性差、抗腐蚀性弱，不能胜任恶劣的工作环境。且对机械安装要求较高，低速运行不平稳，适用性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，解决传统伺服机构使用角度传感器、位置检测元件精度低等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，其特征在于，包括：以AD2S1210芯片为核心的模拟控制电路，所述模拟控制电路通过激励放大电路与调理电路连接旋转变压器，所述模拟控制电路为旋转变压器提供两路差分励磁信号，所述旋转变压器通过励磁信号产生正弦和余弦信号，经调理后由模拟控制电路进行数据处理，所述模拟控制电路输出处理后的电机转子角位置、角速度及寄存器数据至数字控制电路。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
结构简单，包括：以AD2S1210芯片为核心的模拟控制电路，所述模拟控制电路通过激励放大电路与调理电路连接旋转变压器，所述模拟控制电路为旋转变压器提供两路差分励磁信号，所述旋转变压器通过励磁信号产生正弦和余弦信号，经调理后由模拟控制电路进行数据处理，所述模拟控制电路输出处理后的电机转子角位置、角速度及寄存器数据至数字控制电路。通过AD2S1210芯片提供旋转变压器所需的激励电压并对旋转变压器反馈的信号调理后进行解码，对解码电路时序分析及DSP控制程序设计，完成了对AD2S1210数据接收，获取到电机转子的位置和速度，最终实现在电动伺服机构系统控制中的应用，电路稳定可靠、可操作性强、可移植性好，达到电动伺服机构系统控制对电机位置检测的精确性与稳定性要求。
附图说明
图1是本发明的基于AD2S1210的单通道旋变调理电路的电气原理图；
图2是本发明的基于AD2S1210的单通道旋变调理电路的数字控制电路与模拟控制电路的电路连接示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方案对本发明作进一步详细描述，但这些实施实例仅在于举例说明，并不对本发明的范围进行限定。
请参照图1至图2，本发明的一种基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，包括：以AD2S1210芯片为核心的模拟控制电路，所述模拟控制电路通过激励放大电路与调理电路连接旋转变压器，所述模拟控制电路为旋转变压器提供两路差分励磁信号，所述旋转变压器通过励磁信号产生正弦和余弦信号，经调理后由模拟控制电路进行数据处理，所述模拟控制电路输出处理后的电机转子角位置、角速度及寄存器数据至数字控制电路。
在一个实施例中，所述旋转变压器是绝对位置跟踪的位置传感器。
在一个实施例中，所述位置传感器采用TS2620N271E14芯片。
在一个实施例中，所述旋转变压器的输入激励电压额定值为10Vrms，频率为4.5kHz，变压比为0.5。
在一个实施例中，所述数字控制电路采用TMS320F2812芯片。
在一个实施例中，所述AD2S1210芯片的逻辑接口引脚直接与TMS320F2812芯片的SPI连接。
在一个实施例中，所述激励放大电路采用以MSK0041芯片为核心的电路。
在一个实施例中，所述调理电路采用以单通道运放芯片OP07为核心的电路。。
在一个实施例中，本发明的旋转变压器是一种基于电磁耦合原理的绝对位置跟踪的位置传感器，采用TS2620N271E14，输入激励电压额定值为10Vrms，频率为4.5kHz，变压比为0.5。
作为具体的实施例，模拟控制电路以AD公司的旋变/数字转换芯片AD2S1210为核心，为旋转变压器提供两路差分励磁信号，旋转变压器通过励磁信号产生正弦和余弦信号，经调理后由AD2S1210解码电路进行数据处理。
作为具体的实施例，对AD2S1210芯片输出的二进制表示的电机转子角位置、角速度及寄存器数据，通过AD2S1210芯片提供的逻辑接口引脚，直接与TMS320F2812的SPI连接，串行通信实现控制和串行数据读取。
作为具体的实施例，根据旋转变压器的具体参数要求及AD2S1210芯片输入信号的要求，需计算调整激励信号放大增益、输入信号衰减增益、滤波等参数，确定合适的激励信号电压幅值、激励信号频率、正余弦输入信号电压幅值、滤波等，采用单通道功放芯片MSK0041为核心的激励放大电路、单通道运放芯片OP07为核心的调理电路，以满足旋转变压器及芯片的要求。
作为具体的实施例，在TMS320F2812的软件中，通过严格的写入时序控制，配置好AD2S1210芯片的工作模式，并在对应的时序下读取出数据。
试验
本发明的基于AD2S1210的单通道旋变调理电路主要由旋转变压器、采用AD2S1210芯片为核心的模拟控制电路，及采用TMS320F2812型数字信号处理器作为核心的数字控制电路组成，结构简单；旋转变压器是一种基于电磁耦合原理的绝对位置跟踪的位置传感器，具有良好的输出特性与抗干扰能力；模拟控制电路具有为旋转变压器提供激励电压并完成单通道旋转变压器反馈信号输出解调的功能；数字控制电路具有通过串行通信实现控制和串行数据读取，以用于系统控制的功能。实验得出位置检测的稳定性和重复性优于0.02°，速度检测的稳定性和重复性优于0.06rps，分辨率最高可达16bit精度，稳定可靠，分辨率高。
本发明经试验证明能够有效地检测电机转子的位置，并对电机进行控制，位置检测的稳定性和重复性优于0.02°，速度检测的稳定性和重复性优于0.06rps，分辨率最高可达16bit精度，达到电动伺服机构系统控制对电机位置检测的精确性与稳定性要求，电路稳定可靠、可操作性强、可移植性好。能很好解决传统伺服机构使用角度传感器、电位计所带来的有限转角行程下分辨率低、精度不高问题，该电路简单可靠，抗干扰性强，检测精度高，可操作性强、可移植性好。
本发明实现了以下有益的技术效果：
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
结构简单，包括：以AD2S1210芯片为核心的模拟控制电路，所述模拟控制电路通过激励放大电路与调理电路连接旋转变压器，所述模拟控制电路为旋转变压器提供两路差分励磁信号，所述旋转变压器通过励磁信号产生正弦和余弦信号，经调理后由模拟控制电路进行数据处理，所述模拟控制电路输出处理后的电机转子角位置、角速度及寄存器数据至数字控制电路。通过AD2S1210芯片提供旋转变压器所需的激励电压并对旋转变压器反馈的信号调理后进行解码，对解码电路时序分析及DSP控制程序设计，完成了对AD2S1210数据接收，获取到电机转子的位置和速度，最终实现在电动伺服机构系统控制中的应用，电路稳定可靠、可操作性强、可移植性好，达到电动伺服机构系统控制对电机位置检测的精确性与稳定性要求。
本发明虽然已选取较好实施例公开如上，但并不用于限定本发明。显然，这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。任何本领域研究人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可采用上述公开实施例中的设计方式和内容对本发明的研究方案进行变动和修改，因此，凡是未脱离本发明方案的内容，依据本发明的研究实质对上述实施例所作的任何简单修改，参数变化及修饰，均属于本发明方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，其特征在于，包括：以AD2S1210芯片为核心的模拟控制电路，所述模拟控制电路通过激励放大电路与调理电路连接旋转变压器，所述模拟控制电路为旋转变压器提供两路差分励磁信号，所述旋转变压器通过励磁信号产生正弦和余弦信号，经调理后由模拟控制电路进行数据处理，所述模拟控制电路输出处理后的电机转子角位置、角速度及寄存器数据至数字控制电路。
2.根据权利要求1所述的基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，其特征在于，所述旋转变压器是绝对位置跟踪的位置传感器。
3.根据权利要求2所述的基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，其特征在于，所述位置传感器采用TS2620N271E14芯片。
4.根据权利要求3所述的基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，其特征在于，所述旋转变压器的输入激励电压额定值为10Vrms，频率为4.5kHz，变压比为0.5。
5.根据权利要求2所述的基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，其特征在于，所述数字控制电路采用TMS320F2812芯片。
6.根据权利要求5所述的基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，其特征在于，所述AD2S1210芯片的逻辑接口引脚直接与TMS320F2812芯片的SPI连接。
7.根据权利要求4所述的基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，其特征在于，所述激励放大电路采用以MSK0041芯片为核心的电路。
8.根据权利要求7所述的基于AD2S1210的单通道旋变调理电路，其特征在于，所述调理电路采用以单通道运放芯片OP07为核心的电路。
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