旋變式角度計的設計

孔祥飛 徐丹輝 紀永剛 王松亭 張立 劉忠強

【摘 ?要】本文采用雙通道無接觸旋轉變壓器分別對單對極的粗機旋轉變壓器和多對極的精機旋轉變壓器組合成測量實現高精度;利用多圈記憶旋轉變壓器解碼電路及其位置解算方法，提供高精度角度信息和轉速信息的同時，提供電機多圈絕對角度信息，并在系統掉電情況下仍然能夠完成對旋轉變壓器信息的解碼功能。

一、引言

作為角度位置的測量常用的有這樣幾種：光學編碼器、磁性編碼器和旋轉變壓器。由于制作和精度的緣故，磁性編碼器沒有其他兩種普及。光學編碼器的輸出信號是脈沖，無法滿足寬溫，振動的需求。而旋轉變壓器數據處理比較方便，主要用于機械設備的角位置測量。由于其抗沖擊等環境能力強，分辨率高，能輸出連續信號等特點，得到廣泛的應用。

二、傳感器的設計

旋轉變壓器又稱分解器，是一種控制用的微電機，它將機械轉角變換成與該轉角呈某一函數關系的電信號的一種間接測量裝置。在結構上與二相線繞式異步電動機相似，由定子和轉子組成。定子繞組為變壓器的原邊，轉子繞組為變壓器的副邊。激磁電壓接到轉子繞組上，感應電動勢由定子繞組輸出。

我們的設計方案采用磁阻式旋轉變壓器，其旋轉變壓器的勵磁繞組和輸出繞組放在同一套定子槽內，固定不動。但勵磁繞組和輸出繞組的形式不一樣。兩相繞組的輸出信號，仍然應該是隨轉角作正弦變化、彼此相差90°電角度的電信號。轉子磁極形狀作特殊設計，使得氣隙磁場近似于正弦形。轉子形狀的設計也必須滿足所要求的極數。可以看出，轉子的形狀決定了極對數和氣隙磁場的形狀。本方案結構相對簡單，電纜用量省，精度相對較好。

三、原理電路設計

電路原理設計主要有處理器部分、激勵解算部分、V/I轉換、電源轉換及EMI部分等。

四、結論

本角度傳感器精度好，穩定性好，抗沖擊振動，適合高低溫多種環境。該產品的試制成功，將填補該領域自動化儀表的空白。社會效益顯著。

參考文獻：

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