旋转变压器软件解码系统研究
一种基于AD2S1210的旋转变压器位置解码及监控方法
AD2S1210摘要本文主要介绍了一种基于AD2S1210 的旋转变压器位置解码及监控方法。
本文首先对旋转变压器的工作原理进行了介绍，然后介绍了AD2S1210 芯片的特点和功能。
接下来详细介绍了用AD2S1210 实现旋转变压器的位置解码和监控的方法，包括硬件设计和软件实现。
最后，通过实际测试验证了该方法的可行性和精度。
关键词：旋转变压器；AD2S1210；位置解码；监控1.引言旋转变压器是一种常用的位置传感器，在工业生产中广泛应用。
它常用于旋转轴的角度测量和位置检测。
由于旋转变压器的输出信号是模拟信号，为了方便处理和使用，需要将其转换为数字信号。
因此，需要一种可靠的方法对旋转变压器的信号进行解码和监控。
2.旋转变压器的工作原理旋转变压器是一种将旋转轴的角位移转换为电信号的传感器。
其工作原理如图1 所示。
图1 旋转变压器的原理图旋转变压器包括一个定子和一个转子。
定子上绕有一个主绕组和两个相互平衡的副绕组，转子上只绕有一个变压器绕组。
在旋转的过程中，转子的位置发生变化，导致主绕组和副绕组中的电压出现变化，从而产生一个模拟输出信号。
因此，旋转变压器的输出信号表示了转子的位置。
3.AD2S1210 芯片的特点和功能AD2S1210 芯片是一种高精度的位置传感器接口芯片。
具有以下特点：( 1) 12 位分辨率，输出精度高；( 2)内置调零功能，能够消除偏移量和增益误差；( 3)内置差分放大器，适应不同的输入信号；(4)多种接口，提供灵活的控制方式。
因此，AD2S1210 芯片是一种非常适合于旋转变压器位置解码和监控的芯片。
4.基于AD2S1210 的旋转变压器位置解码和监控方法4.1 硬件设计基于AD2S1210 的旋转变压器位置解码和监控系统的硬件设计如图2 所示。
图2 基于AD2S1210 的旋转变压器位置解码和监控系统的硬件设计该系统包括旋转变压器、AD2S1210 芯片、单片机和显示模块。
基于CORDIC的旋转变压器解码算法研究
yn =
r sin kn
( 2)
zn 0
定向模式是直角表示向极化表示的转换, 已知的初始
条件为 x 0 = x , y0 = y , z 0 = 0, 旋转方向由 y i 控制,
- 1 y > 0 ( 逆时针旋转)
di = - sgn( yi ) = 1
y < 0 ( 顺时针旋转)
定向模式的最终结果用下列方程表示:
Decoding algorithm of resolvers based on CORDIC
Song Xiaomei Zhu Hui W ang W enjing ( S chool of Elect ronics & Inf ormat ion, X i an Polyt echni c U nivers it y, X i an 710048)
1 旋转变压器的基本原理
旋转变压器[4] ( 简称旋变) 是一种输出电压随转子转 角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压 励磁时, 输出绕组的电压幅值与转子转角成正、余弦函数 关系, 或保持某一比例关系, 或在一定转角范围内与转角 成线性关系。
按输出电压与转子转角间的函数关系, 旋转变压器主 要分 3 类: 正余弦旋转变压器、线性旋转变压器、比例式旋 转变压器。在本文中介绍的解码算法主要是针对正余弦 旋转变压器, 如图 1 所示。
宋晓梅 等: 基于 CORDIC 的旋转变压器解码算法研究
第6期
r 1 = U0sin t 1 , r2 = U0sin t 2 , 如图 5 所示, 而 r 变化只是 对模长的大小发生了改变, 对角度解码没有任何影响, 旋 变信号的解码, 只要得到的是正确的角度值, 模长的大小 可以不做考虑。
基于单向量S变换的旋转变压器软件解码方法
!!旋转变压器"以下简称旋变#作为一种位置检测 号进行解码( 目前的旋变解码方法可以分为基于硬件
器$因其低成本)强抗干扰能力等优点被广泛地应用于 和基于软件两大类&$'( 基于硬件的解码方法一般采
永磁同步伺服系统的电机转子位置和速度的实时测 用专用解码芯片***旋变数字转换芯片"]4<83S4978
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模拟信号进行高精度和低成本解算是一个难题( 以旋转变压器信号解码为研究对象$提出一种基于单
向量变换 . ".01234546789. :9;1<=89>$.5.:#的信号解码算法( 首先求解旋转变压器两路输出信号的
一种基于ADS的旋转变压器位置解码及监控方法
03
监控系统设计
监控系统架构
添加标题
监控系统组成：包 括硬件和软件两部 分
添加标题
硬件部分：包括旋 转变压器、ADS模 块、数据采集卡等
添加标题
软件部分：包括数 据采集、数据处理、 数据存储、数据展 示等模块
添加标题
数据采集：通过 ADS模块采集旋转 变压器的输出信号
添加标题
数据处理：对采集 到的数据进行滤波、 去噪等处理
单击此处添加副标题
基于ADS的旋转变压器位
置解码及监控方法
汇报人：
目录
01 02 03 04 05 06
添加目录项标题 旋转变压器位置解码原理
监控系统设计 实验验证与结果分析
系统优势与局限性 结论与展望
01
添加目录项标题
02
旋转变压器位置解码原理
旋转变压器工作原理
旋转变压器是一种将旋 转运动转换为电信号的 传感器
解码算法实现步骤：首先，采集旋转变压器的输出信号；然后，通过ADS软件对采集到的信号 进行解码；最后，输出解码后的位置信息
解码算法实现效果：能够准确、实时地解码旋转变压器的位置信息，为监控系统提供准确的位 置信息。
解码精度与可靠性
解码原理：基于ADS的旋转变压器位置解码 精度影响因素：传感器精度、信号处理算法、环境因素等 提高精度方法：优化传感器设计、改进信号处理算法、降低环境干扰等 可靠性评估：通过实验测试、仿真分析等方法评估解码系统的可靠性
研究成果的应用前景：在工业自动化、航空航天等领域具有广泛的应用前景
展望：未来将进一步优化解码算法，提高监控系统的智能化水平，以满足更高精度、更高稳定性 的要求。
对未来研究的建议
深入研究ADS技术在旋转变压器位置解码中的应用，提高解码精度和稳定性 探索ADS技术在旋转变压器监控系统中的应用，提高监控系统的实时性和准确性 研究ADS技术在旋转变压器故障诊断中的应用，提高故障诊断的准确性和及时性 研究ADS技术在旋转变压器控制中的应用，提高控制性能和稳定性
旋变解码芯片AD2S1205应用系统设计
出电压 （ ｓ ３ 一 Ｓ Ｉ ，ｓ ２ ． ｓ ４）的 计 算 公式 均 相 同 ，
Ｉ ３一Ｓ１＝ Ｅ０ｓ ｉ ｎ ｃ ｏ ｔＸ ｓ ｉ ｎ ２一 Ｓ４＝ Ｅ ０ ｌ ｓ ｉ ｎｃ ｏｔ ×Ｃ Ｏ Ｓ
分别经过 Ａ Ｄ采样 后送入 乘法器，分别经过乘 法运算，转换器将产 生反馈角 （ ｐ 与输入角 ０ 、
电机 控制 系统 及 车辆环 境 的应 用
要 求。
反馈角 ０ 与输入 角 （ ｐ 相 比较 ，当转换器正确跟
踪输入角度 时，二者之 间的误 差将 为 ０ ，为 了 测量 误差 ，将 ｓ ３ 一 Ｓ ｌ 乘以ｃ ｏ ｓ ￣ ｐ ， 将ｓ ２ ． ｓ ４乘 Ｓ １ ） ｃ ０ ｓ ＝ Ｅ ０ ｓ ｉ ｎ ∞ ｔ ｓ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｓ （ ｐ （ Ｓ ２一Ｓ ４ ） ｓ ｉ ｎ ｃ ｐ ＝Ｅ ０ ｓ ｉ ｎ ∞ ｔ ｃ ０ ｓ ０ ｓ ｉ ｎ
司的 Ａ Ｕ６ ８ ０ ２ Ｎ１系 列 等 。 其 中 ＡＤ２ Ｓ １ ２ ０ ５是
当角度误差 ０ 一 值很小时 ，有： Ｅ ０ ｓ ｉ ｎ （ ０ 一（ ｐ ） ≈Ｅ Ｏ （ ０～（ ｐ １ 则Ｅ ０ （ ０ 一（ ｐ ） 值表示 转子 的角度 误有效 期 与转换器 的数字角度输 出二者的差值 。
一
上海 赢双 电机 公司 的三 对极 旋转变 压 器，旋
变 的 转 子 转 动 一 周， 其 电角 度 变 化 为 １ ０ ８ ０ 度，其变压 比为 ０ ． ２ ８ ６ ￣ １ ０ ％，激励频 率范围为 １ ０ Ｋ Ｈｚ～ ２ ０ Ｋ Ｈｚ ，激励 电压峰 一 峰值为 ２ ０ Ｖ，
介 绍 了 一 种 适 用 于 新 能 源 汽 车 交流异 步 电机转 子位 置解 码 系统 的设 计方 案，应 用旋 转 变压
旋转变压器解码算法性能研究
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·48·2019年第20期文章编号：2095－6835（2019）20－0048－02旋转变压器解码算法性能研究赵嘉瑞（山西省机电设计研究院，山西太原030015）摘要：双通道多级旋转变压器是一种精确、可靠的角位置测量装置。
自搭建的旋转变压器解码系统具有较高的设计灵活性，在实际工作中有广泛的应用。
从解算精度、解算效率、程序实现难易程度等方面对旋转坐标算法和闭环跟踪算法进行研究比较，分析了两种算法适合的应用场合。
提出了一种针对过零点误差的修正方法，搭建了基于FPGA 的解码平台，验证了两种算法和误差修正模块对解码精度和响应的影响。
关键词：旋转变压器；解码算法；精度；误差修正中图分类号：TM383.2文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2019.20.020在伺服系统中，为获得电机运行状态和性能的各项参数，常用位置传感器来检测电机转子的角度与速度信息。
根据测量原理和结构划分，位置传感器大致可分为霍尔传感器、光电编码器和磁感应传感器[1]。
旋转变压器结构简单，有较强的耐冲击性，在高温、高压、高振的环境中均可正常工作。
对于多级旋转变压器，其测量精确度也有较高的保证，因此常被用于对稳定性要求较高的测量环境中。
目前国内外旋转变压器角度解算技术主要有专用芯片解码和自搭建系统解码[2]。
专用的解码芯片性能优势突出，但灵活性不强。
随着可编程逻辑器件技术不断成熟，片上嵌入式模块功能越来越强大，为自搭建系统提供了技术保障。
本文通过搭建基于FPGA 的旋转变压器解码电路，对两种解码算法下的解码性能进行了验证。
1双通道正、余弦旋转变压器解算原理双通道正、余弦旋转变压器由原边结构和副边结构组成，即定子和转子。
当转子位置发生变化时，其与定子间的耦合程度发生变化，从而改变了副边输出电压的大小，电压的变化量与转子实际转过的角度呈一定的正余弦关系[3]。
旋转变压器解码原理
旋转变压器解码原理
一、什么是旋转变压器解码？
旋转变压器解码是一种用来解码带有旋转变压器的数字信号的
技术。
该技术适用于串行通信领域，可以用来去噪，提高通信系统的信噪比。
二、旋转变压器解码原理
旋转变压器解码原理是利用旋转变压器实现信号的解码。
旋转变压器由一组旋转角度和相应的形状的齿轮组成，它能够实现对位移量、角度和矢量大小的检测和转换。
通常，旋转变压器解码的最终结果是检测到的位移量、角度和矢量大小。
旋转变压器解码的过程包括三个主要步骤：一是检测输入信号；二是检测旋转角度；三是提取解码后的输出信号。
首先，输入的信号被变压器的一组齿轮检测，并转换成位移量和角度；接着，根据旋转角度检测出来的位移量和角度，将其转换成输出信号。
最后，解码后的输出信号可以用于下游的信号分析、处理等操作。
三、旋转变压器解码的应用
在实际应用中，旋转变压器解码可以用于汽车电子系统中的信号解码，比如电子油门、汽车马达的瞬时转速检测、传感器接口等。
此外，旋转变压器解码可以应用于虚拟现实技术中，实现“追踪目标的移动”，实现虚拟现实中物体的实时追踪。
四、旋转变压器解码的优点
1、旋转变压器解码具有可靠性高、工作稳定可靠的特点，可以
提高通信系统的信噪比；
2、旋转变压器解码的解码精度很高，解码后的输出信号可以用于下游的信号分析、处理等操作；
3、旋转变压器解码的应用广泛，可用于许多工业领域，如机器人控制、汽车电子系统、虚拟现实技术等；
4、旋转变压器解码可以提供非常精确的信号解码，从而减少误差，提高系统的性能。
基于FPGA的旋转变压器解码算法研究与系统设计
2 旋转变压器解码算法设计
本文的工 作重点在于解码 算法的设 计。解码 算法的 设计是 整个旋 转变压 器解 码系 统的 核心。 从旋转变压器采样 , 可以得到正弦绕 组和余弦绕 组的信号如式 ( 1) 和式 ( 2)。将两式相除可得: U s in /U cos = tan = arctan( U sin /U cos )
通过控d转换芯片采样将旋转变压器输出的模拟信号转换为数字信号fpga再将得到的数字信号进行解码得到转子的位置信息最后通过通信微电机2007年第40卷第12期168期接口将转子的位置信息输出提供给其他控制器5旋转变压器解码系统框图4试验结果与精度本文首先利用matlabsimulink对提出的数学模型进行了验证证明了数学模型的正确性
摘
要 : 大规模集成电路近年的发展开辟了计算复杂的科学算法的硬件实现新领域, 包括被称
为坐标旋转数字算法 ( CORD IC) 的一组移位和求和的算法 。基于 CORDIC 算法的基础上, 针对 传统的旋转变压器解码算法中解码算法复杂、 周期长的缺点 , 提出了一种旋转变压器解码全硬 件算法实现的方案。 利用移位寄存器和加法器实现解码算法, 并且采用流水线技术, 具有算法 速度快和精度高的特点。 使用所提出的新解码方案, 以 FPGA 为平台搭建了旋转变压解码系统 。 试验结果证明了这种基于 FPGA 平台实现的旋转变压器解码系统具有高速及高精度的特点 。 关键词 : 角度测量; 旋转变压器 ; 解码; 实验 Resolver to digital A lgorithm and Conversion Syste m D esigned w ith FPGA L IU Bo lin , LI AO Y ong, HE Zhi m in g ( Chongq ing Un iversity , Chongqin g 400044 , Ch in a) ABSTRACT: In this paper , a ne w m ethod o f resolver sig na l processing a lg orithm is introduced w hich is It overcom es the drawback o f classica l CORDIC a lg orithm wh ich a developm ent of CORD IC algorithm.
一种旋转变压器位置解码系统的设计方案
一种旋转变压器位置解码系统的设计方案
1.引言
随着永磁同步电机在工业、农业、航天等各领域的广泛应用，永磁同步电机在电动汽车驱动系统领域也得到同步发展。
众所周知，永磁同步电机的稳定可靠运行，需要安装位置传感器来检测位置信号。
因旋转变压器(简称旋变)通过与相应的解码芯片配合即可对电机转子位置进行检测，所以旋变作为较为可靠的绝对位置传感器被广泛采用。
目前很多专家学者开始研究旋变位置解码系统[1-4]，随着旋变及其解码芯片技术的不断发展，旋变的可靠性更高，解码电路
也更加紧凑。
本文采用当前最新一代可变磁阻旋变和与之配合的解码芯片
AD2S1205，设计了相应的旋变位置解码系统，并通过测试系统验证了系统的
可靠性。
2.旋变工作原理
旋变的通常配置是初级绕组位于转子上，两个二次绕组位于定子上。
本系统采用的可变磁阻旋变的转子上则不存在绕组，如图1所示，初级绕组和二次绕组均位于定子上，转子的这种特殊设计可使得次级耦合随着角位置变化而发生正弦变化。
无论何种配置，旋变正弦绕组的输出电压是S1-S3，余弦绕组的输出电压是
S2-S4，如(1)式和(2)式所示。
其中：θ为轴角，ω为转子激励角频率，E0为转
子激励幅度。
可变磁阻旋变初级绕组采用交流基准源激励，两个次级绕组机械上交叉90°。
定子二次绕组上耦合出的电压幅度是转子相对于定子角位置θ的函数，旋变输。
利用旋变软解码研究分析车用永磁同步电机定转子同心度
0引言背景介绍：近些年来，新能源汽车在我国高速发展，并逐步替代传统燃油车成为市场主流。
与之相配套的，电驱动系统也逐步替代传统燃油发动机系统，成为新能源汽车动力总成的核心系统。
新能源汽车的迅猛发展促进了电驱动系统，特别是永磁同步电机的广泛应用。
然而，电机定转子同心度的精确测量对于电机性能乃至整个电驱动系统的性能至关重要，因此成为了本研究的重点。
研究目的：永磁同步电机由于制造、安装等原因，电机定转子的同心度往往存在一定的偏差，这种偏差会导致电机内部的气隙空间分布不均匀，进而影响电机的磁场分布、电磁特性和机械运行，最终影响电机的性能和寿命。
因此，研究车用永磁同步电机定转子同心度的测量和评估方法具有重要的理论和实际意义。
本文提出的基于旋变软解码技术的同心度检测方法，不仅提高了测量的精准度，还简化了检测流程，具有更广泛的适用性和更高的效率。
1文献综述1.1国内研究现状国内目前对车用永磁同步电机定转子同心度的检测方法比较有限，主流采用的检测技术手段基本都是直接检测，即通过测量仪器或者视觉检测等手段直接检测定转子中心差。
总体而言，可以分为以下几种：1.1.1采用机器视觉检测该方法主要采用光学成像原理，对转子运动过程进行自动图像采集和处理，通过观察电机转子与定子之间的轴向位置偏差，自动判断检测结果。
该方案自动化程度高，能够满足电机下线检测例如测量精度和过程节拍等要求。
缺点是，由于高精度视觉检测系统对成像、照明、图像处理及检测等过程控制要求高，设备价格昂贵而且维护成本高，目前主要依靠进口。
1.1.2采用专业测量仪器检测该方法使用专业的测量仪器对电机转子与定子之间的轴向位置偏差进行精确测量，以确定是否符合电机同心度标准。
该方案同样可以满足高精度要求，缺点是，需要进行人工目视检测及判断，同时根据不同测量位置对电机转速也有不同要求，用于下线检测存在检测节拍、检测一致性等缺点，同时高精度检测设备同样价格昂贵而且维护成本高。
基于DSP的旋转变压器解码系统设计
（ １ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＥ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ ０ ６ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；２ ．Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｃ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ａ ｓ舀 Ｖ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｃ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ — Ｃ Ｏ —
第５ Ｏ卷 第 ４期
２ ０１ ７焦
＇ ｌ ｆ 机
ＭＩ ＣＲ Ｏ Ｍ ０Ｔ０ ＲＳ
Ｖ０ １ ．２ ０１ ７
４月
基于 Ｄ Ｓ Ｐ的旋 转 变 压 器 解 码 系统 设 计
崔
摘
波 ，徐衍 亮 ，张
云
（ １ ．山东大学 电气工程学 院 ，济南 ２ ５ ０ ０ ６ １ ；２ ．山东省科学 院 自动化所 ，济南 ２ ５ ０ ０ １ ４ ） 要 ：设计了一套基于 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５的正余弦旋转变压 器解 码系统 。分析 了正余 弦旋转变压器 的基本 工作原理 ；
ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｃ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ｌｇ ａ ｏ ｉｔ ｒ ｈ ｍ ｗ ａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ，ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ ｃ ｈ ａ ｒ ｔ ｗ ａ ｓ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ；Ｆ ｉ ｎ ｌｌ ａ ｙ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ— ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｌ ａ ｖ ｅ ｉｆ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ｍａ ｄ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｌ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｃ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｇ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ＇ ｓ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｌ ｙ，ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ．
旋转变压器解码原理
旋转变压器解码原理
旋转变压器是一种把较小的电压调整为较大电压的变压器，它的输入电压是相对定值的脉冲或正弦波，输出电压是更大的正弦波，它可以提供输出电压相对高于输入电压的能量，但是它仍然会有一些能量损耗，不过这些损耗分担会到输入电源上。
旋转变压器结构简单，容易操作，可以根据机器的不同用途改变它的输出电压从而达到电力场的要求。
旋转变压器和其它一般的变压器不同，它的输出电压是由恒定旋转的转轴上的磁铁来完成的，所以在变压器通常被称为转子主变压器。
二、旋转变压器解码原理
旋转变压器的解码原理如下：
1、恒定旋转的转轴针对于枢轴上的磁铁，它们产生一些电流，这些电流交叉合并成一个电流，这个电流被反馈给输入电源，在电源上产生一个电压，这个电压就是转子变压器的输出电压；
2、输出电压的大小取决于转轴旋转的速度和电流的大小，但是旋转转轴的脉冲形状会影响到电流的大小，这就是旋转变压器解码原理。
首先，转轴上的磁铁将输入电压的正弦波形转换成脉冲形状的电流；
3、电流经过变压器的线圈变成脉冲形状的电压；
4、最后，电压的脉冲形状将再被转换成正弦波形，这就是旋转变压器解码的原理。
三、旋转变压器的应用
旋转变压器的应用很广泛，主要应用在电力调节系统，如用于调节电力负载与发电机的输出功率的平衡，而且还可以将低压转变成高压，用于调整电力系统的电压水平。
基于FPGA的旋转变压器CORDIC解码算法的研究
基于FPGA的旋转变压器CORDIC解码算法的研究吴洋，郭来功，李桂阳(安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南232001)摘要：针对旋转变压器解码系统测量精度不高、解码周期长、占用F PG A资源多的问题，设计一种改进型流水线结构的旋转变压器CORDIC(座标旋转数字计算法）解码算法。
通过分析反正切函数的特征，对旋转变压器的输出信号进行角度变换，对测量角度进行全平面扩展，将CORDIC解码算法中复杂的三角函数运算转化为一系列简单的移位和求和运算。
算法以F P G A为硬件载体，采用Verilog HDL语言实现。
研究结果证明，改进型的CORDIC解码算法测量精度可达1%。
，动态响应小于1 满足电机转速测量的高精度、低延时需求，对复杂环境下的电机转速研究和应用具有重要的价值。
关键词：旋转变压器；CORDIC算法；角度变换;现场可编程门阵列中图分类号:TN47 文献标识码:A 文章编号：1000 -8829(2018)02-0038-04 Research on CORDIC Decoding Algorithm of Resolver Based on FPGAWU Yang, GUO Lai-gong, LI Gui-yang(College of Electronical and Information Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China) Abstract：In order to solve these problems that the measurement accuracy of the resolver decoding system is not high, the decoding period is long, and the FPGA resources are occupied too much, an improved coordinate rotation digital computer( CORDIC) decoding algorithm for pipeline transformer was designed. By analyzing the characteristics of the arctangent function, the angle transformation was conducted for the output signal of the resolver, and all the measurement angles were extended. The complex trigonometric functions in the CORDIC decoding algorithm were transformed into a series of simple shift and summation operations. The algorithm uses FPGA as the hardware carrier and adopts Verilog HDL language. The results show that the accuracy of improved CORDIC decoding algorithm can achieve \%c^ and the dynamic response is less than 1 [xs, which satisfy the demands of high precision and low delay of the motor speed measurement. It is of great value to the research and application of the motor speed in complex environment.Key words：resolver; CORDIC algorithm; angle transformation; FPGA位置检测或角度测量常被用在各类交直流伺服系 统、工业检测系统中，其中光电编码盘法和旋转变压器 法为常用的测量手段。
基于功能安全的双冗余旋转变压器软件解码研究
基于功能安全的双冗余旋转变压器软件解码研究基于功能安全的双冗余旋转变压器软件解码研究摘要：近年来，随着工业控制系统的快速发展，对于功能安全的要求也愈发提高。
作为工业控制系统中关键设备的旋转变压器，在应用领域发挥着重要的作用。
然而，由于其特殊的工作环境和工作要求，旋转变压器在运行过程中容易受到各种不确定因素的影响，从而带来潜在的安全隐患。
为了提高旋转变压器的功能安全性能，本文基于功能安全的理论，对双冗余旋转变压器软件解码技术进行了研究。
关键词：功能安全；旋转变压器；双冗余；软件解码一、引言近年来，工业控制系统的广泛应用使得设备的可靠性和安全性成为了重要的考虑因素。
工控设备中的旋转变压器作为关键设备之一，在工作过程中承担着信号解码和电气信号转换的重要任务。
然而，由于旋转变压器在工作过程中受到的环境干扰较多，极易发生故障，从而对工控系统的稳定性和安全性造成严重威胁。
为了提高旋转变压器的功能安全性能，采用双冗余软件解码技术应运而生。
二、旋转变压器的工作原理旋转变压器是一种用于信号解码和电气信号转换的设备，通过旋转变压器可以将输入信号转换成电气信号并输出。
在工业控制系统中，旋转变压器通常用于信号转换和传输，广泛应用于自动化控制系统、仪器仪表等领域。
旋转变压器的主要构成部分包括旋转部分和固定部分，旋转部分负责将输入信号转化为旋转信号，固定部分负责对旋转信号进行解码并输出电气信号。
由于旋转变压器的工作环境较为恶劣，容易受到噪声、振动、温度等因素的干扰，因此采用双冗余软件解码技术显得尤为重要。
三、双冗余软件解码技术双冗余软件解码技术是指在解码过程中采用两个相互独立的软件解码程序，并通过比对解码结果来排除错误的解码结果。
在旋转变压器中，通过使用双冗余软件解码技术可以提高解码的正确性和稳定性，进而提高旋转变压器的功能安全性能。
双冗余软件解码技术的实现需要借助于现代计算机技术和算法优化方法。
首先，需要对旋转变压器的输入信号进行采样和预处理，在确保信号准确性的前提下，提取出有用的信息。
基于新型磁阻式旋转变压器解码问题研究
ｒｉｖｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ
基于新型磁阻式旋转变压器解码问题研究
刘继磊，杨 毅，高志民
（ 中国船舶集团有限公司第七○四研究所，上海 ２０００３１）
摘 要：为满足数字化交流伺服系统位置反馈的性能要求，在介绍新型磁阻式旋转变压器工作原理的基础上，
新型磁阻式旋转变压器是一种利用转子凸极
效应，产 生 感 应 电 势 的 高 精 度 角 位 置 传 感 电 机。
１ 新型磁阻式旋转变压器的工作原理
它具有结构简单、安装方便、制造成本低和精度高
新型磁阻式旋转变压器的工作原理是借助转子
等特性，能够较好地提升伺服系统工作的稳定性，
磁极所产生的凸极效应，当激磁绕组和两相输出信
研究了一种新的解码方法，并给出了详细的解码步骤。 分别和专用解码芯片 ＡＵ６８０２，ＡＤ２Ｓ８３ 的解码性能进行对
比，实验测试表明，该解码算法解码准确性较高、稳定性较好，具有一定的实用价值。
关键词：数字化交流伺服系统； 位置反馈； 新型磁阻式旋转变压器； 解码理论
中图分类号：ＴＭ３８３．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４⁃７０１８（２０２１）０７⁃００５０⁃０３
０ ～ ４５°
４５° ～ ９０°
１ ０２３－Ｄ
１ ５３６ ～ ２ ０４７
２ ０４７－Ｄ
１８０° ～ ２２５°
２ ０４８ ～ ２ ５５９
６
２２５° ～ ２７０°
８
５１２ ～ １ ０２３
１ ０２４ ～ １ ５３５
１３５° ～ １８０°
７
计算公式
０ ～ ５１１
９０° ～ １３５°
４
５
解码数字
２７０° ～ ３１５°
基于FPGA的旋转变压器解码算法与系统设计
重庆大学硕士学位论文基于FPGA的旋转变压器解码算法与系统设计姓名：刘柏林申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：廖勇20070529图４．７ＦＰＧＡ内部配置Ｆｉ９４．７ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＦＰＧＡ５旋转变压器解码系统软件设计本设计与传统的设计不同的是基于ＦＰＧＡ的旋转变压器解码系统的设计主要工作在于硬件解码算法模块的设计和硬件的设计，相对来说在软件设计上所占的比重相对较小．主要是针对处理器的初始化程序、ＡＤ采样中断程序和串口通信中断程序的设计。
与通用微处理器不同的是，ＦＰＧＡ的软核处理器Ｎｉｏｓ２的内部资源需要根据软件实现的功能自行定制。
如串口、定时器和输入输出端口等。
这样可以充分的利用软硬件资源，涉及的灵活性大大的提高．图５．１软核处理器ＮＯＩＳ定制ＣｏｎｓＵｌ删ｏｎｏｆＮＯＩＳＦｉｇ５．１５．１系统的主程序本系统采用模块化的设计．从ＡＤ采样开始，到采样数据经过解码算法模块解算出转子位置角并控制串口输出。
系统软件工作的流程如图５．２：（１）系统上电复位以后，首先对ＥＰｌＣｌ２Ｑ２４０Ｃ８内部的软核处理器进行初始化，设置定时器中断、ＡＤ采样程序中断、串口工作方式和中断方式．（２）启动定时器、ＡＤ采样程序。
（３）等待中断。
７实验结果及分析７．１实验设备及条件在实验室利用以下的设备进行试验：直流稳压电源（±１２ｖ）计算机示波器万用表旋转变压器解码器旋转变压器一台一台一台一台一台（自制）一台±１２Ｖ的直流稳压电源为旋转变压器一数字转换器提供稳定的直流电源；旋转变压器解码器ＰＣＢ板上ＦＰＧＡ的．玎ＡＧ接口与计算机的串口相连来调试和加载程序，计算机用来调试软件和作为解码器的串口输出显示器：信号发生器和旋转变压器用来产生系统需要的三路输入信号；示波器用来检测电路中各部分的输出信号的波形。
旋转变压器解码器如图７．１。
圈７．１旋转交压器解码器Ｆｉ９７．１Ｒｅｓｏｉｖｅｒｄｅｃｏｄｅｒ。
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旋转变压器软件解码系统研究程胭脂1，麻友良1，李乐荣2，肖隆兴2（1.武汉科技大学汽车与交通工程学院，武汉430081；2.广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州511434）摘要：采用分离器件搭建旋变软件解码系统，替代专用解码芯片以节约成本。
首先根据旋变工作原理，用Multisim 软件设计并仿真旋变的硬件接口电路，将主控芯片输出的方波调理成正弦励磁波，并将旋变输出的正余弦信号进行调理，以确保主控芯片采集信号的可靠性、同步性和稳定性。
然后研究基于角度观测器的旋变软件解码算法，构造传递函数，搭建解码模型，利用Matlab/Simulink 仿真并自动生成C 代码。
最后联合HiL 和lauterbach TRACE32仿真本旋变软件解码系统，验证其可行性与准确性。
关键词：旋变；调理电路；软件解码中图分类号：TP391.7；U262.11文献标识码：A文章编号：1001-7119（2016）08-0186-05Research on Software-based Resolver-to-Digital Conversion SystemCheng Yanzhi 1，Ma Youliang 1，Li Lerong 2，Xiao Longxing 2（1.Institute of Automobile and Traffic Engineering ，Wuhan University of Sicience and Technology ，Wuhan 430081，China;2.GAC Automotive Engineering Institute ，Guangzhou 511434，China ）Abstract ：Decoding system of resolver built with discrete components,replacing dedicated decoder chip to save costs.Firstly,according to the working principle of the resolver ,Multisim software is used to design and simulation resolver hardware interface circuit,Resolver ’s input excitation signal and resolver ’s output sine and cosine signal are conditioned,in order to ensure the reliability,synchronization andstability of the resolver signal inputting a master chip .Then resolver software decoding algorithms basedon the observation angle are studied ，configuring the transfer function and building decoding structure model,then generate C code is generated by Matlab /Simulink automatically.Finally,combining HiL and lauterbach TRACE32software emulate the resolver decoding system to verify the feasibility and accuracy.Keywords ：resolver ；conditioning circuit ；software decoding收稿日期：2015-07-15作者简介：程胭脂（1990-），女，硕士研究生，研究方向：电动汽车控制方向。
E-mail ：781740589@ 。
0引言作为电动汽车主要使用的角度传感器-旋转变压器，其解码技术十分关键。
目前，多数电机控制器采用专门为旋变解码设计的专用解码芯片。
专用解码芯片主要有美国ANALOG DEVIC⁃ES 开发的AD2S 系列和日本多摩川AU68系列，此类芯片体积小、结构简单、可靠性强等优势，但其规格有限、价格昂贵，此外，很难通过电磁兼容性检测（electro magnetic compatibility ，EMC ）[1]，很大程度上限制了其使用范围。
本文设计分离器件搭建的旋变软件解码系统，由硬件调理电路和软件解码算法两部分组成，硬件调理电路以实现旋变的模拟信号与主控芯片之间的相互转换，解码算法将旋变输出的模拟信号转换为电机转子的绝对位置和转角速度。
1旋变工作原理第32卷第8期2016年8月科技通报BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol.32No.8Aug.2016第8期旋转变压器（以下简称旋变）是一种安装在电机轴上提供电机转子的转角信号和速度信号的传感器，它由励磁绕组R1-R2和输出绕组S1-S3、S2-S4组成，其结构如图1。
当旋变转子随电机同步运转时，励磁绕组上外加交流电压U exct，输出绕组便会产生感应电压U sin、U cos。
输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦关系[2]，所以输出的信号经解调和解码后，即可获得轴角的速度和绝对位置信息。
旋变的输入输出关系如下：Uexct=U0sinωt（1）U sin=kU exct sinθ（2）U cos=kU exct cosθ（3）式（1）~（3）中U0为励磁的幅值，ω为励磁电压的角频率，k为旋变比，θ为转子转角。
图1Resolver结构示意图Fig.1Schematic diagram of resolver2调理电路设计原理旋变输入励磁信号和输出的模拟信号均需要处理后才能输入到对应的接口，如图2所示旋变与主控芯片的接线框图。
接口电路包括励磁调理电路和正余弦调理电路，其作用是：信号调理、功率放大、断线故障检测、相位校正，以确保信号的质量。
图2旋变与主控芯片接线框图Fig.2Diagram of connection between Resolver and TC1782 2.1旋变输入励磁信号调理主控芯片TC1782产生的旋变信号励磁源是频率为10kHz，占空比为50%的方波，其输出的高电平约为3.3V，而本文所采用的旋转变压器需要输入有效值为7V的正弦激励电压（V PP约为19.6V）。
因此，需要外围电路通过将方波信号调理、电平转换及功率放大以满足旋转变压器所需求的正弦激励波，如图3所示。
图3旋变励磁调理原理图Fig.3Schematic diagram of resolver excitation demodulation（1）方波转换正弦波综合波形转换电路的电流、电压及功能等要求，选择输出电流为1.0A的双功率运算放大器TCA0372，它相当于两个积分器，第一个积分的作用是将方波积分转换为三角波，第二个积分的作用是将三角波积分转换成正旋波，具体电路见图3。
（2）功率放大由于主控芯片提供的方波电压只有3.3V，无法提供旋变所需要的正常工作电压，因而需要将TC1782产生的PWM方波信号进行放大。
通过调节电阻电容值改变运算放大器的增益，选择合适的放大倍数，以便向旋转变压器提供所需的差分信号的幅值。
2.2旋变输出信号调理旋变输出的信号并不仅仅是电机转轴角度成正弦和余弦关系的标准信号，其电位、正余弦幅值、相位都需要调理，另外旋变所处的电磁环境较恶劣，其中可能夹杂许多干扰信号[2]，所以不能直接输入TC1782中用于软件解码。
故设计了如图4所示的旋变信号调理电路，该电路的主要功能有：断线故障检测、抑制共模干扰信号、过滤外界噪音干扰、电平及相位调整。
图4旋变输出调理原理图Fig.4Schematic diagram of resolver outputs demodulation（1）断线故障检测电路直流电源+15V、+5V、电阻、电容等构成断线故障检测电路，如图4虚线框部分，主要用于旋变输出的差分信号检测。
根据旋变接口常数和参变量，本电路中直流偏置电阻（R41、R42和程胭脂等.旋转变压器软件解码系统研究187第32卷科技通报R35、R36），当输出S1-S3间（S2-S4）发生断线时，输出监控的信号sin（cos）电压值恒为5V；当无励磁信号时，即S1-S3（S2-S4）的差分信号相当于短路，此时经断线故障检测电路后，输出的信号值恒为2.5V。
若不加入该直流偏置电阻，则无法检测断线故障。
在此断线故障检测电路中，其中L5（L6）与C29、C30（C26、C27）组成LC滤波电路能抑制有效地共模干扰信号。
电容C28（C25）和两个电阻R37（R31）、R38（R32）组成了低通滤波器，过滤外界噪声干扰。
（2）电平调整电路主控芯片A/D引脚范围在0~5V，旋变直接输出的S1-S3、S2-S4差分信号的电压范围在-2.5V~+2.5V，需要调整电位使其零位在ADC范围的中心位置（2.5V）。
如图4实线框部分，采用TL431三端可调分流基准电压源产生参考电压（2.5V），输出的差分信号以该电压为新的零位输入至ADC采样处。
2.3Multisim仿真结果传统电路设计过程中，在完成电路原理图后，需使用元器件搭建面包板实验电路，以检测电路的功能是否达到预期结果。
为减少开发时间和节约物料成本，将旋变调理电路用电子电路仿真软件Multisim软件仿真，测试电路中重要信号波形，仿真电路如图5所示。
图5调理电路仿真Fig.5Simulation of conditioning circuit用信号发生器模拟主控芯片TC1782输出频率为10kHz、幅值为3.3V方波，经过运算放大器TCA0372第一个积分U1A后的得到V PP为15V的三角波，如图6（a），第二个积分U1B后得到正弦波，如图6（b），能够满足旋变电压需求，且正弦度较好。
旋变输出的信号经过运放MC33072（U2A、U2B）及电阻等元器件组成增益电路，调理后正余弦信号的V PP为3.3V，如图6（c），满足在电压值在0~5V范围内，且零点在ADC的中心位置2.5V，从图形中可以看出电压波形平滑、周期稳定，是良好的正余弦输出波形。
（a）（b）（c）图6调理电路仿真结果Fig.6Simulation results of conditioning circuit3软件算法软件算法主要包括正余弦包络信号的采集以及解码算法的实现两部分。
主控芯片接受到硬件调理电路的正余弦信号后，在其每个周期内采集一个信号点组成外包络线，即可获得标准的sin、cos信号，用于软件解码算法的输入。