RU2598309C1 - Method of determining angle of rotor rotation of angle sensor of sine-cosine rotary transformer type - Google Patents

Method of determining angle of rotor rotation of angle sensor of sine-cosine rotary transformer type Download PDF

Info

Publication number
RU2598309C1
RU2598309C1 RU2015121865/08A RU2015121865A RU2598309C1 RU 2598309 C1 RU2598309 C1 RU 2598309C1 RU 2015121865/08 A RU2015121865/08 A RU 2015121865/08A RU 2015121865 A RU2015121865 A RU 2015121865A RU 2598309 C1 RU2598309 C1 RU 2598309C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sine
cosine
envelopes
codes
ams
Prior art date
Application number
RU2015121865/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Ильич Карапиш
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Орбита"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Орбита" filed Critical Закрытое акционерное общество "Орбита"
Priority to RU2015121865/08A priority Critical patent/RU2598309C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2598309C1 publication Critical patent/RU2598309C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

FIELD: automatic control.
SUBSTANCE: invention relates to automatic monitoring and control and can be used in a modern electric drive to create a digital angle converter. Method is based on software-hardware demodulation of output amplitude-modulated signals (AMS) from the angle sensor of a sine-cosine rotary transformer type. In the method, due to integration of rectified signals of carrier components of sine and cosine AMS, determined are envelopes of positive parts of rectified signals of the carrier components of sine and cosine of AMS, and those envelopes amplitudes are converted into a digital code. Codes of amplitudes of envelopes of positive parts of rectified signals of the carrier components of sine and cosine AMS are used to determine envelopes amplitudes codes of the carriers of sine and cosine AMS, and their sign is determined by the level of signals from magnetic field sensors.
EFFECT: technical result is faster operation.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматического контроля и регулирования и может быть использовано в современном электроприводе для создания цифрового преобразователя угла.The invention relates to the field of automatic control and regulation and can be used in a modern electric drive to create a digital angle converter.

Известен цифровой преобразователь угла (ЦПУ), который содержит индукционный датчик угла, первый и второй функциональные цифроаналоговые преобразователи, первый, второй, третий, четвертый и пятый суммирующие усилители, первый и второй вычитающие усилители, первый, второй и третий коммутаторы, первый и второй блоки цифровых инверторов, первый, второй и третий цифровые инверторы, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, формирователь управляющих сигналов реверсивного счетчика, корректирующее звено, первый, второй, третий и четвертый демодуляторы, первое, второе и третье интегрирующие звенья, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой управляемые аналоговые инверторы, первый и второй усилители-формирователи, перепрограммируемое запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь, амплитудно-частотный нормализатор (патент РФ №2259631, H03M 1/48, опубликован 27.08.2005 г.).Known digital angle converter (CPU), which contains an induction angle sensor, the first and second functional digital-to-analog converters, the first, second, third, fourth and fifth summing amplifiers, the first and second subtracting amplifiers, the first, second and third switches, the first and second blocks digital inverters, first, second and third digital inverters, digital-to-analog converter, reversible counter, driver of control signals of the reversible counter, corrective link, first, second, third and four fourth demodulators, first, second and third integrating links, first, second, third, fourth, fifth and sixth controlled analog inverters, first and second amplifiers-shapers, reprogrammable memory, analog-to-digital converter, amplitude-frequency normalizer (RF patent No. 2259631, H03M 1/48, published August 27, 2005).

К недостаткам данного ЦПУ можно отнести следующие.The disadvantages of this CPU are the following.

Невысокая скорость преобразования из-за положенного в основу работы схемы принципа компенсации модуля величины рассогласования напряжения импульсной последовательностью, которая поступает на счетный вход реверсивного счетчика и применяемых в схеме нескольких интегрирующих звеньев, так как всякое реальное интегрирующее звено является звеном с запаздыванием.The conversion speed is low due to the principle of compensation of the module of the magnitude of the voltage mismatch by the pulse sequence, which is fed to the counting input of the reversible counter and several integrating links used in the circuit, since any real integrating link is a delayed link.

Громоздкость устройства. Его функциональная схема содержит более 40 блоков и, как следствие этого,- сложность ее практической реализацииThe bulkiness of the device. Its functional diagram contains more than 40 blocks and, as a consequence of this, the complexity of its practical implementation

Затруднена всякая коррекция углового положения датчика из-за необходимости модификации ПЗУ для этого.Any correction of the angular position of the sensor is complicated due to the need to modify the ROM for this.

Схемой не учитываются возможные изменения параметров датчика в динамическом режиме его работы, например изменение коэффициента трансформации при нагреве.The scheme does not take into account possible changes in the sensor parameters in the dynamic mode of its operation, for example, a change in the transformation coefficient during heating.

Наиболее близким по полученным результатам является способ работы цифро-аналогового преобразователя (ЦПУ), который взят за прототип, в него входят: генератор напряжения возбуждения, выход которого соединен с обмоткой возбуждения двухфазного индукционного датчика угла (ДУ) типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ); СКВТ-приемник, опорный вход которого соединен с выходом генератора напряжения возбуждения, синусный и косинусный входы соединены соответственно с синусным и косинусным выходами двухфазного индукционного датчика угла, а выход соединен с преобразователем напряжение-частота; реверсивный счетчик, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение-частота, а выход с цифровым входом СКВТ-приемника, дополнительно введены первый выпрямитель, вход которого соединен с выходом генератора напряжения возбуждения; второй выпрямитель, вход которого соединен с косинусным выходом двухфазного индукционного датчика угла; сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго выпрямителей, а выход соединен с усилителем; аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого соединен с выходом усилителя, а опорный вход соединен с выходом первого выпрямителя; контроллер, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами реверсивного счетчика и выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход соединен с шиной выходного кода N. Причем в цифровом преобразователе угла СКВТ-приемник состоит из электронного аналога, первого, второго и третьего компараторов, первого и второго D-триггеров, детектора с выходным фильтром низких частот, первого и второго аналоговых инверторов и аналогового сумматора. При этом выход генератора напряжения возбуждения подключен к первому входу третьего компаратора, а также второму входу третьего компаратора через детектор с выходным фильтром низких частот; синусный выход двухфазного индукционного датчика угла соединен с первым входом электронного аналога, аналоговым входом первого аналогового инвертора и первым входом первого компаратора, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала; косинусный выход двухфазного индукционного датчика угла соединен со вторым входом электронного аналога, аналоговым входом второго аналогового инвертора и вторым входом второго компаратора, первый вход которого подключен к шине нулевого потенциала; выход первого компаратора соединен с информационным входом первого D-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу третьего компаратора, а выход - к управляющему входу первого аналогового инвертора; выход второго компаратора соединен с информационным входом второго D-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу третьего компаратора, а выход - к управляющему входу второго аналогового инвертора; выходы первого и второго аналоговых инверторов через аналоговый сумматор подключены ко второму входу фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом электронного аналога, а выход через преобразователь напряжение-частота соединен с управляющим входом двоичного реверсивного счетчика, поразрядные выходы которого подключены к соответствующим цифровым входам электронного аналога (Патент РФ №2533305, H03M 1/64, опубликованный 20.11.2014 г.).The closest to the results obtained is the method of operation of the digital-to-analog converter (CPU), which is taken as a prototype, it includes: an excitation voltage generator, the output of which is connected to the excitation winding of a two-phase induction angle sensor (DU) of the type sine-cosine rotary transformer (SCRT) ); SCWT receiver, the reference input of which is connected to the output of the excitation voltage generator, the sine and cosine inputs are connected respectively to the sine and cosine outputs of the two-phase induction angle sensor, and the output is connected to the voltage-frequency converter; a reversible counter, the input of which is connected to the output of the voltage-frequency converter, and the output with the digital input of the SKVT receiver, an additional first rectifier is introduced, the input of which is connected to the output of the excitation voltage generator; a second rectifier, the input of which is connected to the cosine output of the two-phase induction angle sensor; an adder, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second rectifiers, and the output is connected to an amplifier; an analog-to-digital converter, the information input of which is connected to the output of the amplifier, and the reference input is connected to the output of the first rectifier; a controller, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the reversible counter and the output of the analog-to-digital converter, and the output is connected to the bus of the output code N. Moreover, in the digital angle converter, the SKVT receiver consists of an electronic analog, the first, second and third comparators, the first and the second D-flip-flops, a detector with an output low-pass filter, the first and second analog inverters and an analog adder. The output of the excitation voltage generator is connected to the first input of the third comparator, as well as the second input of the third comparator through a detector with an output low-pass filter; the sine output of the two-phase induction angle sensor is connected to the first input of the electronic analog, the analog input of the first analog inverter and the first input of the first comparator, the second input of which is connected to the zero potential bus; the cosine output of the two-phase induction angle sensor is connected to the second input of the electronic analog, the analog input of the second analog inverter and the second input of the second comparator, the first input of which is connected to the zero potential bus; the output of the first comparator is connected to the information input of the first D-trigger, the clock input of which is connected to the output of the third comparator, and the output to the control input of the first analog inverter; the output of the second comparator is connected to the information input of the second D-trigger, the clock input of which is connected to the output of the third comparator, and the output to the control input of the second analog inverter; the outputs of the first and second analog inverters through an analog adder are connected to the second input of the phase detector, the first input of which is connected to the output of the electronic analog, and the output through the voltage-frequency converter is connected to the control input of the binary reversible counter, the bit outputs of which are connected to the corresponding digital inputs of the electronic analog (RF patent No. 2533305, H03M 1/64, published November 20, 2014).

Общим для этого изобретения и предлагаемого способа является то, что результат преобразования не зависит от возможного рассогласования фаз напряжения возбуждения датчика угла и его выходных напряжений, а также то, что результат преобразования постоянно корректируется при изменении коэффициента трансформации, например при изменении температуры окружающей среды.Common to this invention and the proposed method is that the conversion result does not depend on the possible mismatch of the phases of the excitation voltage of the angle sensor and its output voltages, and also that the conversion result is constantly adjusted when the transformation coefficient changes, for example, when the ambient temperature changes.

К недостаткам прототипа можно отнести следующие:The disadvantages of the prototype include the following:

- ограниченное быстродействие устройства из-за того, что при его работе в следящем режиме каждый цикл измерения должен заканчиваться установкой на выходе реверсивного счетчика значения кода N, при котором выполняется условие тождественности значения угла поворота датчика и N за счет подачи на счетчик числа импульсов, пропорционального рассогласованию, что не является оптимальным во времени.- the limited performance of the device due to the fact that when it is in the follow-up mode, each measurement cycle must end by setting the output of the reversible counter to a code value N, under which the condition of identical values of the angle of rotation of the sensor and N is satisfied by supplying the counter with the number of pulses proportional to a mismatch that is not optimal over time.

- избыточность элементов, которые применяются для снижения погрешности преобразования из-за изменения коэффициента трансформации.- redundancy of elements that are used to reduce the conversion error due to changes in the transformation coefficient.

Целью предлагаемого изобретения является создание способа определения угла поворота ротора датчика угла типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора, который за счет минимально-достаточного набора аппаратных и программных преобразований его выходных сигналов позволит повысить быстродействие и уменьшить массо-габаритные показатели реализованного этим способом устройства определения угла.The aim of the invention is to provide a method for determining the angle of rotation of the rotor of an angle sensor such as a sine-cosine rotary transformer, which due to the minimum sufficient set of hardware and software transformations of its output signals will improve performance and reduce the overall dimensions of the angle determination device implemented by this method.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения угла поворота ротора датчика угла типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора, основанном на преобразовании выходных сигналов от него в цифровой код, вне зависимости от фазового рассогласования между напряжением возбуждения и выходными сигналами и с постоянной коррекцией результатов преобразования при изменении его коэффициента трансформации, связанного с изменением температуры окружающей среды, выходящие от датчика угла синусный и косинусный амплитудно-модулированные сигналы (АМС) поступают на первый и второй выпрямители, где их выпрямляют, а с них поступают на первый и второй интеграторы, где с выпрямленных сигналов получают огибающие положительных частей несущих составляющих синусного и косинусного АМС, сигналы с первого и второго интеграторов поступают на первый и второй аналого-цифровые преобразователи соответственно, где амплитуды огибающих положительных частей несущих составляющих синусного и косинусного АМС преобразуют в цифровые коды, которые поступают на блоки определения кодов огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС, на эти блоки также поступают дискретные сигналы от первого и второго датчиков магнитного поля соответственно, которые, в свою очередь, получают сигнал от магнита, который вращают синхронно с ротором датчика угла, датчики магнитного поля располагают таким образом относительно полюсов магнита и положения ротора датчика угла, чтобы полупериоды сигналов от первого и второго датчиков магнитного поля совпадали по фазе с полупериодами огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС соответственно, в блоках определения кодов огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС из кодов амплитуд огибающих положительных частей несущих составляющих синусного и косинусного АМС определяют коды амплитуд огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС соответственно, а по уровню дискретных сигналов от датчиков магнитного поля определяют знак этих кодов, что позволяет определить амплитуды огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС на всем периоде их прохождения, из блоков определения кодов огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС коды, соответствующие огибающим несущих составляющих синусного и косинусного АМС, поступают на блок вычисления кода угла поворота ротора, где по ним вычисляют код, соответствующий углу поворота ротора датчика угла по формуле:The problem is solved in that in the method for determining the angle of rotation of the rotor of the angle sensor type sine-cosine rotating transformer, based on the conversion of the output signals from it into a digital code, regardless of the phase mismatch between the excitation voltage and the output signals and with constant correction of the conversion results at a change in its transformation coefficient associated with a change in ambient temperature, the sinus and cosine amplitude-modulus coming from the angle sensor The bath signals (AMS) are fed to the first and second rectifiers, where they are rectified, and from them are fed to the first and second integrators, where the envelopes of the positive parts of the bearing components of the sine and cosine AMS are received from the rectified signals, the signals from the first and second integrators are sent to the first and the second analog-to-digital converters, respectively, where the amplitudes of the envelopes of the positive parts of the bearing components of the sine and cosine AMCs are converted into digital codes, which are transmitted to the blocks of definition codes og The incoming carrier components of the sine and cosine AMCs, these blocks also receive discrete signals from the first and second magnetic field sensors, respectively, which, in turn, receive a signal from a magnet that rotates synchronously with the rotor of the angle sensor, the magnetic field sensors are thus positioned relative to the poles of the magnet and the position of the rotor of the angle sensor so that the half-periods of the signals from the first and second magnetic field sensors coincide in phase with the half-periods of the envelopes of the bearing components of the sinus and cosine respectively, in the blocks of determining the envelope codes of the bearing components of the sine and cosine AMS from the amplitude codes of the envelopes of the positive parts of the bearing components of the sine and cosine AMS, the codes of the amplitudes of the envelopes of the bearing components of the sine and cosine AMS are determined, respectively, and the sign is determined by the level of discrete signals from the magnetic field sensors of these codes, which allows one to determine the amplitudes of the envelopes of the bearing components of the sine and cosine AMSs over the entire period of their passage, from the The distribution of envelope codes of the bearing components of the sine and cosine AMS codes corresponding to the envelopes of the bearing components of the sine and cosine AMS are sent to the block for calculating the rotor angle code, where they calculate the code corresponding to the angle of rotation of the rotor of the angle sensor according to the formula:

θ=arctg(Uc/Uк), θ = arctan (Uc / Uк),

где θ - угол поворота датчика угла,where θ is the angle of rotation of the angle sensor,

Uc - амплитуда огибающей синусного амплитудно-модулированного сигнала в момент измерения,Uc is the amplitude of the envelope of the sine amplitude-modulated signal at the time of measurement,

Uк - амплитуда огибающей косинусного амплитудно-модулированного сигнала в момент измерения.Uк is the amplitude of the envelope of the cosine amplitude-modulated signal at the time of measurement.

Для демонстрации сущности предлагаемого способа преобразования угла в цифровой код предлагается структурная схема устройства, которая приводится на фиг. 1. На фиг. 2 представлены кривые, интерпретирующие процесс преобразования угла поворота в код.To demonstrate the essence of the proposed method of converting an angle into a digital code, a structural diagram of the device is proposed, which is shown in FIG. 1. In FIG. Figure 2 shows the curves that interpret the process of converting the rotation angle into code.

Устройство содержит:The device contains:

1 - генератор;1 - generator;

2 - датчик угла (ДУ) типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ);2 - angle sensor (DU) type sine-cosine rotating transformer (SCWT);

3 - первый выпрямитель;3 - the first rectifier;

4 - магнит;4 - magnet;

5 - второй выпрямитель;5 - the second rectifier;

6 - первый интегратор;6 - the first integrator;

7 - первый датчик магнитного поля;7 - the first magnetic field sensor;

8 - второй датчик магнитного поля;8 - second magnetic field sensor;

9 - второй интегратор;9 - second integrator;

10 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП 1);10 - the first analog-to-digital Converter (ADC 1);

11 - второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП 2);11 - the second analog-to-digital Converter (ADC 2);

12 - блок определения кодов огибающей несущей составляющей синусного амплитудно-модулированного сигнала (АМС);12 - block definition codes of the envelope of the carrier component of the sine amplitude-modulated signal (AMC);

13 - блок вычисления кода угла поворота ротора СКВТ;13 - block computing code angle of rotation of the rotor SKVT;

14 - блок определения кодов огибающей несущей составляющей косинусного АМС.14 - block definition codes envelope carrier component of the cosine AMC.

Следует добавить, что совокупность блоков 10…14 может быть реализована на микроконтроллере типа STM32F103X или STM32F105X.It should be added that the combination of blocks 10 ... 14 can be implemented on a microcontroller such as STM32F103X or STM32F105X.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Обмотку возбуждения датчика угла ДУ 2 типа СКВТ питают от генератора 1 напряжением Uв, форма которого показана на фиг. 2.The field winding of the angle sensor ДУ 2 of type SKVT is supplied from the generator 1 by voltage Uв, the shape of which is shown in FIG. 2.

Несущие составляющие синусного и косинусного АМС поступают от ДУ 2 на первый 3 и второй 5 выпрямители. На фиг. 2 эти сигналы обозначены как Uнс и Uнк.The bearing components of the sine and cosine AMS come from the remote control 2 to the first 3 and second 5 rectifiers. In FIG. 2, these signals are designated as Uns and Uns.

Сигналы от выпрямителей, которые на фиг. 2 обозначены как Uнсв и Uнкв, поступают на первый 6 и второй 9 интеграторы, где из них получают огибающие положительных частей несущих составляющих синусного и косинусного АМС соответственно. Эти огибающие на фиг. 2 обозначены как Uнси и Uнки. Сигналы от интеграторов поступают на первый 10 и второй 11 аналого-цифровые преобразователи соответственно, где амплитуды огибающих положительных частей несущих составляющих синусного и косинусного АМС преобразуют в цифровые коды.The signals from the rectifiers, which in FIG. 2 are designated as Unsv and Unkv, they enter the first 6 and second 9 integrators, where from them the envelopes of the positive parts of the bearing components of the sine and cosine AMS are obtained, respectively. These envelopes in FIG. 2 are designated as Uns and Uns. The signals from the integrators are fed to the first 10 and second 11 analog-to-digital converters, respectively, where the amplitudes of the envelopes of the positive parts of the bearing components of the sine and cosine AMCs are converted into digital codes.

Первый датчик магнитного поля 7 и второй датчик магнитного поля 8 получают сигнал от магнита 4, который вращают синхронно с ротором датчика угла 2. Датчики магнитного поля 7, 8 располагают таким образом относительно полюсов магнита и положения ротора датчика угла 2, чтобы полупериоды сигналов от первого 7 и второго 8 датчиков магнитного поля совпадали по фазе с полупериодами огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС соответственно, например, высокий уровень сигнала от датчика магнитного поля 7 совпадает по фазе с положительной частью периода огибающей несущей синусного АМС, а низкий уровень от датчика магнитного поля 7 совпадает по фазе с отрицательной частью периода огибающей несущей синусного АМС и чтобы фронты сигналов от датчиков магнитного поля 7, 8 совпадали с точками перехода, где амплитуды огибающих меняют свой знак на противоположный.The first magnetic field sensor 7 and the second magnetic field sensor 8 receive a signal from the magnet 4, which rotates synchronously with the rotor of the angle sensor 2. The magnetic field sensors 7, 8 are thus positioned relative to the poles of the magnet and the position of the rotor of the angle sensor 2, so that the half-cycles of the signals from the first 7 and the second 8 magnetic field sensors coincided in phase with the half-periods of the envelopes of the bearing components of the sine and cosine AMS, respectively, for example, a high level of the signal from the magnetic field sensor 7 coincides in phase with positive part of the envelope period of the carrier of the sinus AMS, and the low level from the magnetic field sensor 7 coincides in phase with the negative part of the period of the envelope of the carrier of the sinus AMS and so that the signal fronts from the magnetic field sensors 7, 8 coincide with the transition points where the amplitudes of the envelopes change their sign to opposite.

Коды от первого 10 и второго 11 аналого-цифровых преобразователей и сигналы от первого и второго датчиков магнитного поля, которые на фиг. 2 обозначены как Uдмп1 и Uдмп2, поступают на блок определения кодов огибающей несущей составляющей синусного АМС 12 и блок определения кодов огибающей несущей составляющей косинусного АМС 14 соответственно. В этих блоках из кодов, которые поступают из блоков 10 и 11 и которые определяют коды амплитуд огибающих положительных частей несущих составляющих синусного и косинусного АМС соответственно определяют коды амплитуд огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС, а по уровню сигнала от первого 7 и второго 8 датчиков магнитного поля определяют знак этих кодов. Например, измеренные значения амплитуды огибающих положительных частей несущих составляющих синусного и косинусного АМС в фазе высокого уровня сигнала от датчика магнитного поля 7, 8 определяют как положительные, а измеренные их значения в фазе низкого уровня сигнала от датчиков магнитного поля 7, 8 определяют как отрицательные. По точкам, которые соответствуют полученным кодам, можно интерполировать огибающие несущих составляющих синусного и косинусного АМС, которые на фиг. 2 обозначены как Uc и Uк. Точки на этих кривых, обозначенные как ТП1…ТП9, находятся на линии фронтов сигналов от датчиков магнитного поля и являются точками перехода, где огибающие меняют свой знак на противоположный.Codes from the first 10 and second 11 analog-to-digital converters and signals from the first and second magnetic field sensors, which are in FIG. 2 are designated as Ump1 and Udmp2, and are supplied to the block for determining the envelope codes of the carrier component of the sine AMC 12 and the block for determining the codes for the envelope of the carrier component of the sine AMC 14, respectively. In these blocks, from the codes that come from blocks 10 and 11 and which determine the amplitude codes of the envelopes of the positive parts of the bearing components of the sine and cosine AMSs, respectively, determine the codes of the amplitudes of the envelopes of the bearing components of the sine and cosine AMSs, and by the signal level from the first 7 and second 8 sensors magnetic fields determine the sign of these codes. For example, the measured values of the amplitude of the envelopes of the positive parts of the bearing components of the sine and cosine AMSs in the high phase of the signal from the magnetic field sensor 7, 8 are determined as positive, and their measured values in the low phase of the signal from the magnetic field sensors 7, 8 are determined as negative. From the points that correspond to the obtained codes, it is possible to interpolate the envelopes of the bearing components of the sine and cosine AMCs, which in FIG. 2 are designated as Uc and Uk. The points on these curves, designated as TP1 ... TP9, are located on the fronts of the signals from the magnetic field sensors and are transition points where the envelopes change their sign to the opposite.

Процесс выделения кривых Uc и Uк в данном способе по своей сути является балансной демодуляцией синусного и косинусного АМС, поступающих с ДУ 2. Производится он независимо от фазы питающего его напряжения.The process of isolating the Uc and Uk curves in this method is inherently balanced demodulation of the sine and cosine AMCs coming from the remote control 2. It is produced regardless of the phase of the voltage supplying it.

Знание значений амплитуд огибающих синусного и косинусного АМС Uc и Uк при каждом их измерении позволяет вычислительным средствам микроконтроллера определить угол поворота ДУ 2 по формуле:Knowing the values of the amplitudes of the envelopes of the sine and cosine AMCs Uc and Uk at each measurement allows the microcontroller to calculate the angle of rotation of the remote control 2 by the formula:

θ=arctg(Uc/Uк),θ = arctan (Uc / Uк),

где θ - угол поворота вала ДУ 2;where θ is the angle of rotation of the shaft DU 2;

Uc - амплитуда огибающей синусного АМС в момент измерения;Uc is the amplitude of the envelope of the sinus AMS at the time of measurement;

Uк - амплитуда огибающей косинусного АМС в момент измерения.Uк is the amplitude of the envelope of the cosine AMS at the time of measurement.

Максимальные значения амплитуд огибающих синусного Uc и косинусного Uc АМС, по мере их определения в первом 10 и втором 11 аналого-цифровом преобразователях соответственно сравниваются с их первоначальными значениями, которые сохраняются в памяти микроконтроллера. При отличии этих значений от измеренных в начале работы происходит их программная коррекция вычислительными средствами микроконтроллера, что минимизирует погрешность преобразования при изменении коэффициента трансформации ДУ 2 при воздействии на него различных внешних факторов. Какие-либо дополнительные аппаратные средства для решения этой конкретной задачи, как это предлагается в прототипе, при использовании данного способа преобразования угла не применяют.The maximum values of the amplitudes of the envelopes of the sine Uc and cosine Uc AMC, as they are determined in the first 10 and second 11 analog-to-digital converters, respectively, are compared with their initial values, which are stored in the memory of the microcontroller. If these values differ from those measured at the beginning of the work, they are programmed by the microcontroller's computational tools, which minimizes the conversion error when the transformation coefficient of the remote control 2 changes when various external factors act on it. Any additional hardware to solve this specific problem, as proposed in the prototype, when using this method of angle conversion is not used.

Claims (1)

Способ определения угла поворота ротора датчика угла типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ), основанный на преобразовании выходных сигналов от него в цифровой код, вне зависимости от фазового рассогласования между напряжением возбуждения и выходными сигналами и с постоянной коррекцией результатов преобразования при изменении его коэффициента трансформации, связанного с изменением температуры окружающей среды, отличающийся тем, что выходные от датчика угла синусный и косинусный амплитудно-модулированные сигналы (АМС) поступают на первый и второй выпрямители, где их выпрямляют, а с них поступают на первый и второй интеграторы, где выпрямленные сигналы преобразуют в огибающие положительных частей несущих составляющих синусного и косинусного АМС, которые поступают на первый и второй аналого-цифровые преобразователи соответственно, где огибающие положительных частей несущих составляющих синусного и косинусного АМС преобразуют в цифровые коды, которые поступают на блоки определения кодов огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС соответственно, на эти блоки также поступают дискретные сигналы от первого и второго датчиков магнитного поля соответственно, которые получают сигнал от магнита, который вращают синхронно с ротором СКВТ, а датчики магнитного поля располагают таким образом относительно полюсов магнита и положения ротора СКВТ, чтобы полупериоды сигналов от первого и второго датчиков магнитного поля совпадали по фазе с полупериодами огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС соответственно и чтобы фронты сигналов от датчиков магнитного поля совпадали с точками перехода, где огибающие меняют свой знак на противоположный, в блоках определения кодов огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС из кодов амплитуд огибающих положительных частей несущих составляющих синусного и косинусного АМС определяют коды амплитуд огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС соответственно, а по уровню дискретных сигналов от датчиков магнитного поля определяют знак этих кодов, что позволяет определить амплитуды огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС на всем периоде их прохождения, из блоков определения кодов огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС коды, соответствующие амплитудам огибающих несущих составляющих синусного и косинусного АМС, поступают на блок вычисления кода угла поворота ротора, где по ним вычисляют код, соответствующий углу поворота ротора датчика угла по формуле:
θ=arctg(Uc/Uк),
где θ - угол поворота датчика угла,
Uc - амплитуда огибающей синусного амплитудно-модулированного сигнала в момент измерения,
Uк - амплитуда огибающей косинусного амплитудно-модулированного сигнала в момент измерения.
A method for determining the angle of rotation of a rotor of an angle sensor such as a sine-cosine rotary transformer (SCRT), based on the conversion of the output signals from it into a digital code, regardless of the phase mismatch between the excitation voltage and the output signals and with constant correction of the conversion results when changing its transformation coefficient associated with a change in ambient temperature, characterized in that the output from the angle sensor is a sine and cosine amplitude-modulated signal s (AMS) are fed to the first and second rectifiers, where they are rectified, and from them are fed to the first and second integrators, where the rectified signals are converted into envelopes of the positive parts of the bearing components of the sine and cosine AMS, which are fed to the first and second analog-to-digital converters respectively, where the envelopes of the positive parts of the bearing components of the sine and cosine AMS are converted into digital codes, which are sent to the blocks for determining the codes of the envelopes of the bearing components of the sine and cosine A MS, respectively, these blocks also receive discrete signals from the first and second magnetic field sensors, respectively, which receive a signal from a magnet that rotates synchronously with the rotor of the HLW, and the magnetic field sensors are thus positioned relative to the poles of the magnet and the position of the rotor of the HLW, so that the signal half-periods from the first and second magnetic field sensors coincided in phase with the half-periods of the envelopes of the bearing components of the sine and cosine AMS, respectively, and that the signal fronts from the sensors are magnetically of the field coincided with the transition points, where the envelopes change their sign to the opposite, in the determination blocks of the envelope codes of the bearing components of the sine and cosine AMSs, from the amplitudes codes of the envelopes of the positive parts of the bearing components of the sine and cosine AMSs, the codes of the amplitudes of the envelopes of the bearing components of the sine and cosine AMS are determined respectively, and the level of discrete signals from the magnetic field sensors determines the sign of these codes, which allows you to determine the amplitude of the envelopes of the bearing components of the sinus and cosine AMCs for the entire period of their passage, from the blocks for determining the envelope codes of the bearing components of the sine and cosine AMCs, the codes corresponding to the amplitudes of the envelopes of the bearing components of the sine and cosine AMCs are sent to the block for calculating the rotor angle code, where the code corresponding to the rotation angle is calculated from them angle sensor rotor according to the formula:
θ = arctan (Uc / Uк),
where θ is the angle of rotation of the angle sensor,
Uc is the amplitude of the envelope of the sine amplitude-modulated signal at the time of measurement,
Uк is the amplitude of the envelope of the cosine amplitude-modulated signal at the time of measurement.
RU2015121865/08A 2015-06-08 2015-06-08 Method of determining angle of rotor rotation of angle sensor of sine-cosine rotary transformer type RU2598309C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015121865/08A RU2598309C1 (en) 2015-06-08 2015-06-08 Method of determining angle of rotor rotation of angle sensor of sine-cosine rotary transformer type

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015121865/08A RU2598309C1 (en) 2015-06-08 2015-06-08 Method of determining angle of rotor rotation of angle sensor of sine-cosine rotary transformer type

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2598309C1 true RU2598309C1 (en) 2016-09-20

Family

ID=56937886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015121865/08A RU2598309C1 (en) 2015-06-08 2015-06-08 Method of determining angle of rotor rotation of angle sensor of sine-cosine rotary transformer type

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2598309C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2259631C2 (en) * 2003-07-16 2005-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" Angle digital converter
US20050280570A1 (en) * 2004-01-28 2005-12-22 Hitachi, Ltd. Resolver/digital converter and control apparatus using the same
US20090184853A1 (en) * 2008-01-21 2009-07-23 Texas Instruments Incorporated Analog to digital converter with improved input overload recovery
RU2488958C1 (en) * 2012-06-14 2013-07-27 Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" (ОАО "ЦНИИАГ") Digital angle conversion method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2259631C2 (en) * 2003-07-16 2005-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" Angle digital converter
US20050280570A1 (en) * 2004-01-28 2005-12-22 Hitachi, Ltd. Resolver/digital converter and control apparatus using the same
US20090184853A1 (en) * 2008-01-21 2009-07-23 Texas Instruments Incorporated Analog to digital converter with improved input overload recovery
RU2488958C1 (en) * 2012-06-14 2013-07-27 Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" (ОАО "ЦНИИАГ") Digital angle conversion method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6389373B1 (en) Resolver signal processing system
US10348231B2 (en) Motor control device and motor control method
JP5874688B2 (en) Control device
US4503375A (en) Method for controlling induction motor and apparatus therefor
JP2011033602A (en) Resolver/digital converter, and resolver/digital conversion method
JP6015708B2 (en) Three-phase rotating machine current control system
CN110729940A (en) Method for detecting initial phase of permanent magnet synchronous motor
JP2019204495A (en) System and method for position and speed feedback control
SU1054863A1 (en) Ac electric drive (its versions)
JP2019205155A (en) System and method for pulse-width modulation using adjustable comparison criterion
US4477762A (en) Servomotor control method and apparatus therefor
RU2560090C1 (en) Electric motor control unit with permanent magnets without position sensors
JPH10311741A (en) Output signal processing device of encoder
KR20180019920A (en) Device and method for estimating rotor angle in motor
JP5733250B2 (en) Position detection device
RU2598309C1 (en) Method of determining angle of rotor rotation of angle sensor of sine-cosine rotary transformer type
CN113330282A (en) Rotation angle detection device and electric power steering device including the same
US20050001584A1 (en) Motor controller
JP5733251B2 (en) Position detection device
JP2013224865A (en) Signal processing device
KR101012740B1 (en) Resolver digital converter and position detecting apparatus
CN116208050A (en) Signal processing method, signal processing device, storage medium and vehicle
Karabeyli et al. Enhancing the accuracy for the open-loop resolver to digital converters
JP2013221827A (en) Signal processor
RU2533305C1 (en) Angle digital converter