CN204271968U - 一种基于dsp的旋转变压器数字解码控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，包括控制电路、旋变数字转换器、旋变信号调理电路、旋转变压器、电源管理电路。控制电路包括DSP和CPLD，DSP的控制信号连接至CPLD，CPLD与旋变数字转换器的控制信号连接，旋变数字转换器的数据并行口与DSP的数据并行口连接；旋变数字转换器输出的激励信号和电压参考信号连接至旋变信号调理电路；旋变信号调理电路输出的激励信号连接至旋转变压器，旋转变压器输出信号连接至旋变信号调理电路，经旋变信号调理电路后连接至旋变数字转换器；电源管理电路输出端连接至控制电路、旋变数字转换器、旋变信号调理电路。本实用新型一般用于检测交流同步电机转子位置及速度信号。

Description

一种基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路

技术领域

本实用新型属于机电控制技术领域，更具体地，涉及一种基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路。

背景技术

当前，电机伺服控制系统的位置反馈信号采集一般采用A/D采样电路、AD2S90和AD2S99及其运放电路组成的旋变解码电路换算后得到电机位置和速度，A/D采样电路由于采样的模拟位置信号抗干扰能力弱及速度运算后时效性差等问题无法很好满足速度环要求；AD2S90和AD2S99及其运放电路组成的旋变解码电路，解码电路复杂，激励信号由单独的芯片提供，造成电路连接可靠性较差，且这种解码电路只允许串口输出，难以适应速度要求高的伺服控制系统。针对当前电动伺服系统采用的角度传感器无法很好满足速度实时性要求，同时位置反馈元件线性度低、反馈信号易受干扰，因此导致控制精度难以保证。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，其目的在于能给电机伺服控制系统高效地提供高精度的电机旋转位置信息及速度反馈信息，从而有利于提高伺服控制系统的控制精度及响应速度。

本实用新型提供一种基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，包括控制电路旋变信号调理电路、旋转变压器和电源管理电路，所述控制电路由DSP、CPLD和旋变数字转换器组成，其中：

所述控制电路DSP输出的控制信号连接至CPLD，CPLD与旋变数字转换 器的控制信号连接，DSP的数据口D16～D0连接至旋变数字转换器的数据并行口D16～D0；

所述旋变数字转换器的控制信号连接至CPLD，旋变数字转换器的数据并行口直接与DSP的数据口连接，旋变数字转换器输出的激励信号和电压参考信号连接至旋变信号调理电路；

所述旋变信号调理电路输入端与旋变数字转换器输出的激励信号和电压参考信号连接，经过旋变信号调理电路的激励信号调理电路后与旋转变压器的初级绕组连接；旋转变压器次级绕组输出的信号连接至旋变信号调理电路的旋变输出信号调理电路，旋变信号调理电路输出的信号连接至旋变数字转换器；

所述旋转变压器的激励信号和次级信号与旋变信号调理电路连接；

所述电源管理电路与控制电路、旋变数字转换电路、旋变信号调理电路连接。

进一步地，所述旋变信号调理电路，包括激励信号调理电路和旋转变压器输出信号调理电路，激励信号调理电路输入端与旋变器数字转换器连接，输出端与旋转变压器初级绕组连接。

进一步地，所述旋变数字转换器由电源管理电路输出的+5V和3.3V供电。

进一步地，所述旋变信号调理电路由激励信号调理电路和旋变输出信号调理电路组成，旋变数字转换器的电压参考信号与旋变调理电路连接；激励信号调理电路由AD8662与推挽电路组成，AD8662由+12V电源供电；旋变输出信号调理电路由分压电路和滤波电路组成。

进一步地，激励信号调理电路由运算放大器AD8662与推挽电路组成，运算放大器的输出端连接推挽电路的输入端，运算放大器的负反馈输出端连接推挽电路的输出端，其中运算放大器和推挽电路供电均为单端+12V供电，运算放大器的作用是调节激励信号幅值，推挽电路的作用是增加电流 驱动能力，电阻R3/R1用来调节激励信号输出幅值，电阻阻值根据旋转变压器需要的信号幅值大小而定，电容C12用来对输入的激励信号进行滤波，电容值根据激励信号的频率选定。

进一步地，所述旋转变压器为无接触式旋转变压器。

进一步地，所述电源管理电路由电源模块、低压差稳压器，三端稳压器组成，电源模块输出的+15V与三端稳压器的输入端连接，三端稳压器输出+12V，+12V给激励信号调理电路供电，源模块输出的+5V给旋变器数字转换器的模拟端和数字端供电，低压差稳压器输出的+3.3V和+1.8V给DSP供电，低压差稳压器输出的+3.3V给CPLD和旋变器数字转换器的逻辑端供电。

进一步地，所述DSP采用TMS320F2812PGFA或同系列，CPLD选用EPM1270T14415N或同系列，旋变数字转换器选用AD2S1210或同系列。

本实用新型提供的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路具有解码电机旋转角度和速度快，精度高的特点，旋变器数字转换器由CPLD进行控制，可以灵活地进行旋变器数字转换器参数配置，可以根据实际需要软件设置旋转变压器激励信号的频率，数据分辨率，读取方式(串口或并口)，读取模式(配置模式和普通模式)等。另外，本实用新型设计的旋变信号调理电路可以根据旋转变压器的需要对旋转变压器信号进行幅值调理，解码电路适应性强，配置灵活。电机旋转角度和速度信号精度高，从而有利于提高电机伺服控制系统控制精度。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路的模块结构示意图；

图2为本实用新型提供的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路的旋变信号调理电路模块结构示意图；

图3为本实用新型提供的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路的 电源管理电路模块示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1至图3所示，本实用新型公开了一种基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，包括控制电路1、旋变信号调理电路2、旋转变压器3和电源管理电路4。其中，控制电路1包括DSP 11、CPLD 12和旋变器数字转换器13，用于根据整个控制电路对旋转变压器3的实际需要，对旋变器数字转换器13输出激励信号的频率、数据分辨率、读取模式进行CPLD配置。旋变器数字转换器13输出一对互为正交的激励信号EXC、NEXC，激励信号经过旋变信号调理电路2中的激励信号调理电路21调理后，直接接入旋转变压器3初级绕组驱动旋转变压器工作，旋转变压器3次级输出两组正余弦差分信号SIN_X/SINLO_X、COS_X/COSLO_X经过旋变信号调理电路2中的旋转变压器输出信号调理电路22调理后，接入旋变器数字转换器13中，DSP的读取控制信号和地址线与CPLD进行连接，CPLD根据变数字转换器13的读取时序进行控制，从数据口以并行方式读取电机转动角度和速度信息，完成旋转变压器3解码过程。

具体地，如图1所示，一种基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，包括控制电路1、旋变信号调理电路2、旋转变压器3以及电源管理电路4。其中，控制电路1包括DSP 11、CPLD 12和旋变数字转换器13，DSP可以采用TMS320F2812PGFA，CPLD可选用EPM1270T14415N，旋变数字转换器13可选用AD2S1210。DSP的控制信号XZCS、XRD、XWR、地址线A18～A0与CPLD的I/O口连接，DSP的数据口D15～D0与旋变器数字转换器13相应的数据 口D15～D0连接。旋变器数字转换器13的控制信号RES0、RES1、A1、A0、RD、CS、SAMPLE、RESET与CPLD的I/O口连接。旋变器数字转换器13输出的激励信号和电压参考信号连接至旋变信号调理电路2；旋变信号调理电路2输出的激励信号连接至旋转变压器，旋转变压器3输出的次级信号连接至旋变信号调理电路2，旋变信号调理电路2输出的信号连接至旋变器数字转换器2；电源管理电路4输出端连接至控制电路1、旋变信号调理电路2。

如图2所示，一种基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路的旋变信号调理电路2，包括激励信号调理电路21和旋转变压器3输出信号调理电路22。激励信号调理电路21输入端与旋变器数字转换器13连接，输出端与旋转变压器3连接。激励信号调理电路21由运算放大器AD8662与推挽电路组成，运算放大器的输出端连接推挽电路的输入端，运算放大器的负反馈输出端连接推挽电路的输出端，其中运算放大器和推挽电路供电均为单端+12V供电，运算放大器的作用是调节激励信号幅值，推挽电路的作用是增加电流驱动能力，电阻R3/R1用来调节激励信号输出幅值，电阻阻值根据旋转变压器需要的信号幅值大小而定，电容C12用来对输入的激励信号进行滤波，电容值根据激励信号的频率选定。运放AD8662的正输入端经由分压电阻R2、R4获得为3.75V电压,分压电路由+12V供电，目的是将激励信号完全变成正信号，且关于供电电压的一半(6V)对称，激励输出信号EXC_OUT/NECX_OUT为正信号，EXC_OUT和NEXC_OUT以差分形式作为激励送入旋转变压器初级。旋转变压器3的输出信号与旋转变压器输出信号调理电路22的输入端连接，旋转变压器输出调理电路22的输出端与旋变器数字转换器13连接。旋转变压器3次级输出信号SIN_X、SINLO_X和COS_X、COSLO_X经由分压电阻组成的旋转变压器输出信号调理电路22调理后连接至旋变器数字转换器13进行旋转位置及速度解调。主要作用是将旋转变压器次级输出信号进行降幅及偏置处理，分压电阻R3A、R1A、R2A、R4A阻值大小由旋变器数字转换器输入信号的SIN、SINLO和COS、COSLO的幅值决 定，电容C1A的作用是滤除旋转变压器次级输出信号SIN_X、SINLO_X和COS_X、COSLO_X之间的差模干扰，电容C2A、C3A的作用是滤除旋转变压器次级输出信号SIN_X、SINLO_X和COS_X、COSLO_X之间的共模干扰,电容C1A的作用是滤除差分干扰。REFOUT信号为旋变器数字转换器输出参考信号，将该信号与分压电路中心点连接，可以将进入旋变器数字转换器的信号进行偏置，偏置电压大小等于REFOUT电压。

如图3所示，一种基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路的电源管理电路4，包括由电源模块41、低压差稳压器42，三端稳压器43组成。电源模块41输出+15V、+5V两路电源，+15V经三端稳压器43输出+12V给旋变信号调理电路2供电，+5V经低压差稳压器43输出+3.3V和+1.8V给控制电路的DSP11、CPLD12和旋变器数字转换器13逻辑端供电。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，其特征在于，包括控制电路、旋变信号调理电路、旋转变压器和电源管理电路，所述控制电路由DSP、CPLD和旋变数字转换器组成，其中：

所述控制电路DSP输出的控制信号连接至CPLD，CPLD与旋变数字转换器的控制信号连接，DSP的数据口D16～D0连接至旋变数字转换器的数据并行口D16～D0；

所述旋变数字转换器的控制信号连接至CPLD，旋变数字转换器的数据并行口直接与DSP的数据口连接，旋变数字转换器输出的激励信号和电压参考信号连接至旋变信号调理电路；

所述旋变信号调理电路输入端与旋变数字转换器输出的激励信号和电压参考信号连接，经过旋变信号调理电路的激励信号调理电路后与旋转变压器的初级绕组连接；旋转变压器次级绕组输出的信号连接至旋变信号调理电路的旋变输出信号调理电路，旋变信号调理电路输出的信号连接至旋变数字转换器；

所述旋转变压器的激励信号和次级信号与旋变信号调理电路连接；

所述电源管理电路与控制电路、旋变数字转换电路、旋变信号调理电路连接。

2.如权利要求1所述的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，其特征在于，所述旋变信号调理电路，包括激励信号调理电路和旋变输出信号调理电路，激励信号调理电路输入端与旋变器数字转换器连接，输出端与旋转变压器初级绕组连接。

3.如权利要求1或2所述的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，其特征在于，所述旋变数字转换器由电源管理电路输出的+5V和3.3V供电。

4.如权利要求1或2所述的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路， 其特征在于，所述旋变信号调理电路由激励信号调理电路和旋变输出信号调理电路组成，旋变数字转换器的电压参考信号与旋变调理电路连接；激励信号调理电路由AD8662与推挽电路组成，AD8662由+12V电源供电；旋变输出信号调理电路由分压电路和滤波电路组成。

5.如权利要求1或2所述的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，其特征在于，激励信号调理电路由运算放大器AD8662与推挽电路组成，运算放大器的输出端连接推挽电路的输入端，运算放大器的负反馈输出端连接推挽电路的输出端，其中运算放大器和推挽电路供电均为单端+12V供电，运算放大器的作用是调节激励信号幅值，推挽电路的作用是增加电流驱动能力，电阻R3/R1用来调节激励信号输出幅值，电阻阻值根据旋转变压器需要的信号幅值大小而定，电容C12用来对输入的激励信号进行滤波，电容值根据激励信号的频率选定。

6.如权利要求1或2所述的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，其特征在于，所述旋转变压器为无接触式旋转变压器。

7.如权利要求1或2所述的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，其特征在于，所述电源管理电路由电源模块、低压差稳压器，三端稳压器组成，电源模块输出的+15V与三端稳压器的输入端连接，三端稳压器输出+12V，+12V给激励信号调理电路供电，源模块输出的+5V给旋变器数字转换器的模拟端和数字端供电，低压差稳压器输出的+3.3V和+1.8V给DSP供电，低压差稳压器输出的+3.3V给CPLD和旋变器数字转换器的逻辑端供电。

8.如权利要求1或2所述的基于DSP的旋转变压器数字解码控制电路，其特征在于，所述DSP采用TMS320F2812PGFA或同系列，CPLD选用EPM1270T14415N或同系列，旋变数字转换器选用AD2S1210或同系列。