基于AD2S1200的旋变接口电路设计及信号处理
ADS1200解码芯片测试报告
1.测试项目及名称旋转变压器解码芯片AD2S1200功能测试。
2.试验目的和要求1)芯片功能的测试2)对芯片编程后的测试3)芯片外围电路（CAN通讯）测试3.被测样品的型号、名称及主要性能指标本试验的被测电路板为专门的AD2S1200外围电路的电路板，集成了解码外围电路，主控芯片及CAN通讯电路。
4.测试方法、步骤及测试结果1)电路及线束的连接a)正确连接被测板的电源，给被测供12V电压，待板上电源指示灯亮，显示正常。
b)正确连接旋转变压器与被测板，使六个相应的旋变信号正确接入板内。
c)连接CAN通讯线与被测板的通讯电路，使之能正常通讯2）根据AD2S1200的通讯时序以及外围电路，正确地编写程序，烧入主控芯片，程序明细见附件1.3）硬件电路的调试a) 测量被测板上电源正负极是否短路，正常上电，观察电源批示灯是否点亮。
如点，则进行下一步测试。
b) 将旋转变压器调整到零位置，即输出结果COSIN信号输出为最大值时，而SIN信号输出为0。
c) 给被测板供12V电源，待指示灯亮后，测量被测板上旋变输入信号是否正常输入解码芯片。
4) 程序代码的编写与测试a) 连接仿真器，编写简单代码对DSP的输入输出进行测试，验证DSP工作正常及基础代码程序是否正常。
b) 按照DSP与AD2S1200的通讯时序进行程序代码的编写，同时编写CAN通讯部分的代码，以便验证测试结果。
5）功能测试步骤a) 连接CAN通讯工具，观察是否可以正常通讯，如果通讯正常，正常启动被测板，利用波形记录仪观察DSP与解码芯片通讯的各时序信号是否正确。
b) 将旋转变压器分别旋转到0，45，90，135，180，225，270，315度观察上位机数据解码回来的数据，验证结果的正确性。
测试结果1 当旋转变压器的角度为0度时，测试的芯片输入波形，上位机结果及通讯时序各信号波形如下。
波形说明：a)芯片输入波形中，红色为sin输入信号，黄色为cos输入信号；b)时序信号输入波形中，从上至下信号分别为：DATA(紫色)，SCLK（红色），SAMPLE（灰色）,CS（蓝色）。
基于AD2S1200的旋转变压器解码电路的设计
⑥
２ １ Ｓｉ ｅｈ Ｅ ｇｇ ０ ２ ｃ Ｔ ｃ． ｎｒ． ．
基 于 Ａ ２ １０ Ｄ Ｓ ２０的旋 转 变 压 器 解码 电路 的设计
储 海 燕 许 刚
（ 安 航 空 学 院电 气 工 程 系 ， 安 ７ ０７ ） 西 西 １０ ７
摘
要
旋转变压器是一种高分辨率的角度传感器 。系统设 计一种 以 Ａ ２ １０ Ｄ Ｓ ２０为核 心 的数 字解码 电路 系统。 它以振荡 电
路产生的正弦波 电压信号作为旋变的激励信 号， 加上相关 的外 围电路 ， 构成 了旋 转变压器一 数字 转换 器 ， 解算 出旋 变 的轴 角 ０
和旋 变的转速 ｎ 并在此基础上 ， 析产 生角度解算误差 的各种 因素 。 ： 分
关键词 旋转变压器 Ａ ２ １０ Ｄ Ｓ２０ 解码器
中图法分类号
Ｔ ９ ９ ３ Ｎ １． ；
文献标 志码
Ａ
旋转 变压 器用 于 运动 伺 服 控制 系统 中 ， 自动 是
如图 １ 示 ， 转子 Ｒ一Ｒ 所 设 １ ２激 磁 绕 组 施 加 的
激磁 电压 为 ：
控制系统 中的一类精密控制微 电机， 它既可以单机
运行 ， 可 以多机 组 合 运行 。当励 磁 绕 组 以一 定 频 也
ｓ
ｒ ＾ 、
Ｕ
ｓ
３ｓ ｄ
一定 子
ｓ ｍｗｔｉＯ ｓｎ
图 １ 旋 转 变 压 器 原 理 图
统、 机械工具、 汽车 、 电力 、 冶金、 纺织 、 印刷等领域 。
ｕ ，＝ｓｎ ｔ工作原理 ２ ． Ｊ
旋 转变 压 器 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 ， 出绕 组 的 电压 幅值 与 转 子 转 角 成 正 弦 、 输 余 弦 函数关 系 ， 保 持 某 一 比例 关 系 ， 在 一 定 转 或 或 角范 围 内 与转 角 成 线 性 关 系 。它 主 要 用 于 坐标 变 换、 三角运 算 和 角 度 数 据 传 输 ， 可 以作 为 两 相 移 也 相器 用在 角度 ． 字转换 装置 中。 数
基于FPGA的双通道多对极旋转变压器的新型测角系统设计_朱其新
图 5 旋变粗、精通道输出的已调理差分正、余弦信号
3 串行通信模式
AD2S1210 可采用 4 线串行接口进行通信，通信 波特率最高可达到 25 MHz，通过配置 AD2S1210 芯 片的 A0、Al 引脚，使芯片在配置模式下工作，在该 模式下可对芯片寄存器进行编程，以设置 AD2S1210 的激励频率、分辨率等信息，写入到寄存器中的数 据可在此配置模式下进行回读，位置寄存器中的数 据也可在此模式下读取。
中图分类号： TP216； TM383. 2
文献标志码： A
文章编号： 1001-6848（ 2016） 07-0041-05
DOI:10.15934/ki.micromotors.2016.07.010
Design of Novel Angle Measurement System for Two-channel
第 49 OＲS
Vol. 49． No. 7 Jul. 2016
基于 FPGA 的双通道多对极旋转变压器的 新型测角系统设计
朱其新1，2 ，张 正2 ，朱永红3 ，刘红俐1 ，张国平4
（ 1. 苏州科技学院 机械工程学院，江苏 苏州 215009； 2. 华东交通大学 电气与电子工程学院，南昌 330013； 3. 景德镇陶瓷学院 机电工程学院，江西 景德镇 333001； 4. 深圳市大族电机科技有限公司，广东 深圳 518058）
作者简介： 朱其新（ 1971） ，博士，教授，研究方向为伺服控制与网络控制。 张 正（ 1990） ，硕士，研究方向为电机控制。 刘红俐（ 1972） ，硕士，副教授，研究方向为机电控制技术。 朱永红（ 1963） ，博士，教授，研究方向为网络控制与信息融合技术。 张国平（ 1978） ，硕士，高级工程师，研究方向为电机控制与电力电子技术。
旋转变压器信号处理与设计
Because the special Resolver-to-Digital converter generally is very expensive,we designed a new decode method using DSP chip to reduce cost. this paper adopt oversampling technique to improve the resolution.The oversampling technique’s theory and implementation steps had been particularly presented.The realization of FIR digital filter and arctg function were the key points of this method.By the use of MATLAB, we designed and proved the FIR digital filter.on the other hand,we propose a fast and high precision calculation of arctg function,then expounded the theory and the realization steps.After these presentations,lastly this paper designed the hardware and software of the DSP decoding system.
旋转变压器解码电路设计
2
Байду номын сангаас 2013 届本科毕业设计论文
目录
第一章 旋转变压器..................................................................................................5
1.2.1 环形变压器式旋转变压器................................................................................... 5 1.2.2 磁阻式旋转变压器............................................................................................... 6 1.3 正余弦旋转变压器的工作原理...................................................................................... 6 1.4 旋转变压器与光学编码器比较...................................................................................... 8 1.5 旋转变压器的应用.......................................................................................................... 9
第三章 控制器 STM32F103RBT6........................................................................ 14
旋转变压器信号处理的分析与研究
旋转变压器信号处理的分析与研究【摘要】在现代工业控制中，人们对运动对象的精度和速度要求越来越高，伺服控制系统因其稳定性好、精度高、动态响应快、抗干扰能力强等特点，应用越来越广泛。
旋转变压器具有结构坚固、维护方便、抗扰能力强、使用可靠等诸多优点，它能测量出旋转机构的绝对位置信息，在伺服控制系统中得到了广泛的应用。
本文介绍了旋转变压器的工作原理，针对它的信号处理问题，首先设计了基于专用芯片的旋转变压器信号处理方法，给出了硬件电路设计和软件设计，实际测试了伺服控制系统中的电机转子的速度和绝对位置，对测试结果进行了分析。
【关键词】伺服控制系统；旋转变压器；信号处理；绝对位置；观测器1.伺服控制系统介绍伺服控制系统是输出量能精确地跟随或者复现输入变量的一类自动控制系统。
在现代工业控制中，大多数工业设备都需要实现高精度、稳定地控制。
一般情况下，伺服系统由伺服电动机、功率驱动器、控制器和传感器四大部分组成。
对伺服系统，应具有稳定性好、精度高、动态响应快、抗干扰能力强等基本的要求。
而要满足上述最基本的要求，伺服系统最基本的特征应该有：系统中有高精度的传感器，能准确地给出输出量和状态的电信号；功率驱动器及控制系统都必须是可逆的；有足够大的调速范围及足够强的低速带载能力；快速的响应能力和较强的抗干扰能力。
2.旋转变压器的工作原理旋转变压器是一种能够转动的变压器。
早期的旋转变压器（下文中出现的“旋变”是“旋转变压器”的简称）主要用于计算机解答装置，是构成模拟计算机的主要组成部分。
旋转变压器的输出根据转子的转角，输出特定函数变化的电气信号，如正弦、余弦、线性信号等，对变压器的次级绕组进行特殊设计，也可以产生特殊函数的电气信号。
旋转变压器的励磁绕组由单相电源供电，电压为励磁绕组S1～S2通入励磁电流后产生脉振磁场，在次级的输出绕组中产生感生电动势。
当旋变的转子转动时，由于励磁绕组和次级输出绕组的相对位置发生变化，因而次级输出绕组感生的电动势也发生变化，在结构上次级输出的两相绕组在空间上成正交的90°电角度，故两相输出电压为：其中，U1m—励磁电压的幅值，ω—励磁电压的角频率，U2s—正弦相的输出电压，U2c—余弦相的输出电压，U2m—次级输出电压的幅值；θ—旋变转子的转角。
基于AD2S1210的旋变解码电路设计
基于AD2S1210的旋变解码电路设计刘芸邑;郑婕;李燕;田桂平;魏伟;陈洁【摘要】This paper introduces a resolver decoding circuit based on the position detection of a step-stare panoramic imaging platform. Through the use of AD2S1210(revolving transformer/digital converting IC produced by ADI), to decode the resolver J78XFS009, a decoding circuit is designed. The design includes the basic working of ADS2S1210, the interface circuit and the connecting circuit between the micro-controller and resolver and so on. The whole circuit has the advantages of simple structure, high reliability, working stability, high precision and better noise immunity, etc. It can be used under harsh environments, so it has high value of practical use. The experimental results show that the circuit can detect the position signals of the DC motor accurately, so it can contribute to achieve a more precise closed loop control of DC motors.%介绍了在步进凝视扫描成像平台的位置检测中，传感器的解码电路。
ad2s1210旋变励磁驱动电路 差分
ad2s1210旋变励磁驱动电路差分下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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AD2S1200_ZH
Input Impedance
1.0
MΩ
VIN = 3.96 V p-p
Common Mode Volts
100 mV Peak CMV @ SinLO, CosLO, with respect to REFOUT @ 10 kHz
Phase Lock Range
−45
+45 Degrees Sin/Cos vs. EXC output
REVISION HISTORY Revision 0: Initial Version
AD2S1200
Incremental Encoder Outputs...................................................16 On-Board Programmable Sinusoidal Oscillator.....................16 Supply Sequencing and Reset....................................................17 Charge Pump Output .................................................................17 Circuit Dynamics ............................................................................18 AD2S1200 Loop Response Model ............................................18 Sources of Error ..........................................................................19 Clock Requirements ...................................................................20 Connecting to the DSP...............................................................20 Outline Dimensions........................................................................21 Ordering Guide ...........................................................................21
基于双通道旋转变压器的高精度测角系统设计
基于双通道旋转变压器的高精度测角系统设计崔建飞;孙凤鸣【摘要】为实现伺服电机驱动回旋机构应用中的角秒级的角度测量精度.选用电气误差小于±10″的无刷双通道旋转变压器作为角度位置传感器,设计了双通道旋转变压器的激励及解算电路,通过数字信号处理器(Digital SignalProcessor,DSP)TMS320F28335读取解算电路输出的角度位置.与传统的无刷双通道旋转变压器角度解算电路相比较,可以有效减少软件算法中数据整合和纠错部分的工作量.实验结果表明该系统能稳定输出高质量的角度位置指示信号.适用于伺服电机定位控制等需要高精度角度位置反馈的场合,具有可靠性高、精度高、软件开销少的优点.%The aim of this study was to implement high precision angel measurement of rotary device. Two speed resolver which electrical error is less than ± 10″ was utilized to as angle position angle. Powering and decoding circuits were designed for the two speed resolver. The angle information was then read by Digital Signal Processor (DSP)TMS320F28335. Compared with other decoding methods of two speed resolver,this study can reduce software consumption on data integration and error correction. The results we obtained demonstrate this system could output high quality angle position indication signal with features of high precision,high reliability and simply coding.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)011【总页数】5页(P136-139,144)【关键词】角度测量;双通道旋转变压器;双通道轴角数字转换模块;TMS320F28335【作者】崔建飞;孙凤鸣【作者单位】天津津航计算技术研究所天津300300;天津市航空电子综合显示控制重点实验室天津300300;天津津航计算技术研究所天津300300;中国民航大学中欧航空工程师学院,天津300300【正文语种】中文【中图分类】TN79+2在运动系统的精密控制领域，角度位置的测量至关重要，常用的角度位置传感器包括光电编码器[1]、霍尔传感器[2]、旋转变压器[3]（以下简称旋变）等种类。
电动伺服旋转变压器的激磁放大电路研究
电动伺服旋转变压器的激磁放大电路研究崔业兵;许敬;李裕;曾凡铨;傅俊勇【摘要】旋转变压器有足够大的激磁信号才能得到较高的位置精度，而解码芯片提供的激磁信号较小，因此需要设计放大电路对激磁信号进行放大。
以解码芯片AD2S1200为基础，对旋转变压器TS2620N21E11的激磁放大电路进行研究，设计了四个激磁放大电路，并详细地介绍了它们的工作原理。
采用高输出电流运放构成的放大电路结构简单，但成本较高，而采用普通运放加无输出电容的功率放大电路时，尽管电路结构略显复杂，但成本较低。
仿真和实验结果均证实了所设计的激磁放大电路的正确性和实用性。
%The rotary transformer can obtain the high position accuracy with strong enough exciting signal,while the de⁃coding chip provides poor exciting signal,it is necessary to design the amplifying circuit to amplify the exciting signal. On the basis of decoding chipAD2S1200,the exciting amplifying circuit of the rotary transformerTS2620N21E11 is studied. Four exciting amplifying circuits were designed,and their working principles are introduced in detail. The analysis results show that the ampli⁃fying circuit composed with the high output current amplifying circuit has simple structure but high cost;the power amplifying circuit with general operational amplifier and no output capacitance has slightly complex circuit structure but low cost. Both the simulation and experiment results verify that the exciting amplifying circuit is correct and practical.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)024【总页数】6页(P167-171,175)【关键词】AD2S1200;TS2620N21E11;激磁放大;OCL【作者】崔业兵;许敬;李裕;曾凡铨;傅俊勇【作者单位】上海航天控制技术研究所，上海201109;上海航天控制技术研究所，上海201109;上海航天控制技术研究所，上海201109;上海航天控制技术研究所，上海 201109;上海航天控制技术研究所，上海 201109【正文语种】中文【中图分类】TN710-34;TM351在常用的光电编码器、霍尔传感器和旋转变压器（旋变）等转子位置传感器中，旋变是机械结构非常坚固的设备，可以在有灰尘、油、高温、振动以及放射性等非常恶劣的环境下情况下工作，且自身具有抑制共模干扰的能力，这使得旋变只需要4根线来传输角度信号，也使其非常适于应用在重型机械加工和航空工业[1⁃2]。
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
AD2S1200_中文资料
•
PRODUCT HIGHLIGHTS
• Complete Resolver-to-Digital Interface: The AD2S1200 provides the complete solution for digitizing resolver signals (12-bit resolution) with on-board programmable sinusoidal oscillator. Ratiometric Tracking Conversion: This technique provides continuous output position data without conversion delay. It also provides noise immunity and tolerance of harmonic distortion on the reference and input signals. •
SYNTHETIC REFERENCE SinLO Sin ADC ANGLE θ CosLO Cos ADC ANGLE φ A B NM POSITION REGISTER SAMPLE MULTIPLEXER ENCODER EMULATION POSITION INTEGRATOR MONITOR MONITOR ERROR CALCULATION/ DEMODULATOR ERROR SIGNAL ERROR MONITOR
电子元器件一站式采购中心-成德广营
AD2S1200
APPLICATIONS
Electric power steering Electric vehicles Integrated starter generator/alternator Encoder emulation Automotive motion sensing and control
旋变位置解码系统的设计
旋变位置解码系统的设计【摘要】基于旋转变压器及其解码芯片的原理与特点，采用AD2S1205解码芯片构建了旋变位置解码系统，并设计了相应的硬件电路、软件解码程序，搭建了旋变解码测试系统。
实验结果表明，旋变位置解码电路设计合理，信号时序正确，能够输出稳定可靠的位置信号。
【关键词】旋转变压器；AD2S1205；位置信号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。
图1 旋转变压器原理图无论何种配置，旋变正弦绕组的输出电压是，余弦绕组的输出电压是，如（1）式和（2）式所示。
其中：为轴角，为转子激励角频率，E0为转子激励幅度。
（1）（2）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的函数，旋变输出信号如图2所示。
图2 旋变输出信号转换器跟踪轴角的原理为，转换器产生输出角，然后反馈以与输入角相比较。
当转换器正确跟踪输入角度时，二者之间的误差将被驱动至0。
为了测量误差，将（1）式乘以，（2）式乘以，其差值为：（3）通过利用内部产生的合成参考来解调该信号，（3）式可简化为（4）式：（4）当角度误差的值很小时，（4）式即近似等于。
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１２位绝对位置信息和带符号的 １１ 位速度信息，精确
基于 ＡＤ２Ｓ１２００ 的旋变接口电路设计及信号处理
度为±１１ ｒ／ｍｉｎ；③具有可编程正弦波晶振器；④同时
具有串行通讯接口和并行输出接口；⑤励磁频率为
１０ ｋＨｚ，１２ ｋＨｚ，１５ ｋＨｚ，２０ ｋＨｚ 可编程。
该芯片所需外围电路简单，适用于各种无刷旋
１引言
在常用的光栅编码器、霍尔传感器和旋转变压 器（简称旋变）等转子位置传感器中，旋变抗冲击震 动和温度湿度变化的能力很强，适用于工作环境恶 劣的场合。但是，旋变输出的是模拟信号［１］，为了将模 拟信号变换成表示角度的数字信号，以前往往采用 模拟开关、采样／保持、Ａ／Ｄ 转换器等组成转换电路。 近年来，已研制出能将旋变输出的交流信号直接变 换成数字信号的器件，即旋变／数字转换器件。通过 旋变／数字转换器配合使用就能够产生转子的绝对 位置信息。位置传感器检测技术的发展极大地提高 了交流电机调速系统的动态响应性能和定位精度。 ＡＤ２Ｓ１２００ 便是一款性价比较高的芯片。从应用者角 度介绍了旋变和ＡＤ２Ｓ１２００ 的基本原理和功能特性， 并利用该芯片设计了用于旋变位置信号测量的外围 接口电路，最后介绍了绝对位置信号在 ＤＳＰ 中的检 测和处理过程。
值 Ａ（ｎ－ １），计算两次值的偏差绝对值 ｄｅｌｔａＡ＝ＡＢＳ ［Ａ（ｎ）－ Ａ（ｎ－ １）］；
（３）步骤 ３ 判断：ｄｅｌｔａＡ＜＝ｄｅｌｔａＭＡＸ 且 ｄｅｌｔａＡ＞＝ ｄｅｌｔａＭＩＮ，则 Ａ （ｎ）有 效 ； ｄｅｌｔａＡ ＞ｄｅｌｔａＭＡＸ 或 者
２００ !ｓ 采样一次，设定 ｄｅｌｔａＭＡＸ 为当前电机给定速 度 ωｒｅｆ 在一个采样 周 期 内 角 度 变 化 值 的 两 倍 ，即 ｄｅｌｔａＭＡＸ＝２ωｒｅｆＴｓ；设定 ｄｅｌｔａＭＩＮ 为当前电机给定速 度 ωｒｅｆ 在一个采样周期内角度的变化值的 １／４，即 ｄｅｌｔａＭＩＮ＝０．２５ωｒｅｆＴｓ。转子数字角度经中位值滤波和微 分限幅补值处理后，消除了由干扰引起的角度数值突
（Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｒｅｖｏｌｖｅｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ＡＤ２Ｓ１２００ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ａｎａｌｏｇ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｆ ｒｅｖｏｌｖｅｒ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｉｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｏｌｖｅｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ ｒｅｓｏｌｖｅｒ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ＡＤ２Ｓ１２００ ａｎｄ ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８ ＤＳＰ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａ ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｅｒｒｏｒ－ｔｏｌｅｒａｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｔｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｆｅａｔｕｒｅｄ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｇｏｏｄ ａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ，ａｎｄ ｃａｎ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｍｅｅｔ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ ／ ｒｅｖｏｌｖｅｒ；ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｒ ｏｊｅｃｔ： Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｋｅｙ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｎｏ．２００６ＧＫ１００２）
信号从图 ２ 所示 ＡＤ２Ｓ１２００ 的 ＥＸＣ＋和 ＥＸＣ－ 输出，
经过差分放大器后电压峰－峰值变为 ８．２×１．５７５＝
１２．９ Ｖ，该电压作为旋变的初级励磁电压，而次级输
出电压的峰－峰值为：
Ｕｐｐ＝１２．９×０．２８６＝３．６９ Ｖ
（２）
旋变的次级输出信号 ｕＮｓ１ 和 ｕＮｓ３，ｕＮｓ２ 和 ｕＮｓ４ 经滤
由于存在干扰，信号经过 ＡＤ２Ｓ１２００ 解码出来 的数字角位置信号与实际电机轴角不一定吻合，旋 变解码芯片会有丢脉冲的现象，进而影响到转子角 度的精确测量。从 ＣＣＳ２０００ 软件的观测窗口可以看 到，在角度测量斜坡线上会出现数值突变的情况，如 图 ５ａ 所示。
图 ５ 故障点处理前后的角度斜坡线
为克服角度测量误差［４］，系统采用中位值滤波和 微分限幅补值对位置信号进行处理。实现中位值滤 波方法为：ＤＳＰ 每隔 ５ $ｓ 连续读取位置角 ７ 次，７ 次 采样值按大小排列，取中间第 ４ 次值作为本次的有 效值。该方法能有效克服由偶然因素引起的波动干 扰，但不能完全消除干扰。因此，对中位值滤波后，再 进一步作微分限幅补值处理，处理算法如下：
中图分类号： ＴＭ４６； ＴＰ３３４．７
文献标识码： Ａ
文章编号： １０００－ １００Ｘ（２００８）０８－ ００６８－ ０３
Ｉｎｔｅｒ ｆａｃｅ Ｃｉｒ ｃｕｉｔ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｒｅｓｏｌｖｅｒ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒ ｏｃｅｓｓｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＤ２Ｓ１２００
ＬＵＯ Ｄｅ－ｒｏｎｇ， ＺＨＯＵ Ｃｈｅｎｇ， ＨＵＡＮＧ Ｋｅ－ｙｕａｎ， ＷＡＮＧ Ｙａｏ－ｎａｎ
理。介绍了旋转变压器的基本原理，设计了 ＡＤ２Ｓ１２００ 与旋转变压器及 ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８ 型 ＤＳＰ 的接口电路，并提出了
一种容错性较强的位置信号数字处理方法。实验证明，该设计方法精度高，可靠性好，抗干扰能力强，完全能够满足
高速电机控制系统的要求。
关键词： 变压器；接口；位置传感器 ／ 旋转变压器；位置信号
（１）
式中：Ｅ０ 为励磁最大幅值；ω１ 为励磁角频率；Ｋ 为旋变的变
比；θ１ 为转子旋转角度。
３ ＡＤ２Ｓ１２００ 接口电路设计
３．１ ＡＤ２Ｓ１２００ 功能特性
ＡＤ２Ｓ１２００ 是一款旋变／数字转换芯片，其主要
工作特性和参数为：①（５±５％）Ｖ单电源供电；②１２位
分辨率的实时输出最高跟踪速率为 １ ０００ ｒ／ｓ，输出
［１］ 陈 慧，马跃强，王 磊．旋转变压器位置检测在 ＥＰＳ 中 的应用［Ｊ］．传感器与微系统，２００６，２５（４）：７０－ ７１．
［２］ 姜燕平．旋转变压器原理及其应用［Ｊ］．电气时代，２００５， （１０）：９８－ ９９．
变输出信号的数摸转换，抗干扰能力强，而且功能丰
富，性价比较高。
３．２ 模拟接口，它所需的
励磁电压范围为 ３～７ Ｖ，初、次级电压比为 ０．２８６，而
ＡＤ２Ｓ１２００ 输出的励磁信号峰－峰值为 ８．２ Ｖ，接收的
正余弦信号峰－峰值为（３．６±１０％）Ｖ，所以励磁电压
图 ３ ＡＤ２Ｓ１２００ 与 ＤＳＰ 接口框图
ＡＤ２Ｓ１２００ 的 ３ 线式串行总线引脚为 ＲＤ，ＳＣＬＫ 和 ＳＯ，ＳＣＬＫ 与 ＤＢ１０，ＳＯ 与 ＤＢ１１ 引脚复用，串行 输出频率最高可达 ２５ ＭＨｚ。当 ＳＯＥ 置低电平时，
图 ４ 串行通讯时序图
４ 信号处理及实验结果
实验电机参数 ：额 定 转 速 ｎｅ＝６ ０００ ｒ／ｍｉｎ，功 率Ｐ＝４２ ｋＷ，极对数 ｐ＝２；ＰＷＭ 采样频率 ｆｓａｍ＝５ ｋＨｚ； 旋 变 励 磁 信 号 频 率 ｆｍ ＝１０ ｋＨｚ， 有 效 值 ４．６ Ｖ； ＡＤ２Ｓ１２００ 和 ＤＳＰ 的串口通讯波特率取为 ４ Ｍ。
究方向为电力电子与电力传动等。
６８
在一定转角范围内与转角成线性关系［２］。旋变主要用 于坐标变换、三角运算和角度数据传输，亦可作为两 相移相器用在角度－数字转换装置中。
如图 １ 所示，旋变的初级励磁绕组 Ｎｐ１，Ｎｐ２ 和二 相正交的次级感应绕组 Ｎｓ１ 和 Ｎｓ３，Ｎｓ２ 和 Ｎｓ４ 同在定 子侧，转子侧是与初级绕组和次级绕组磁通耦合的 磁阻转子。
ｄｅｌｔａＡ＜ｄｅｌｔａＭＩＮ，则本次值无 效 ，Ａ（ｎ）＝Ａ（ｎ － １）＋ ｄｅｌｔａＡ（ｎ－ １）。
变，如图 ５ｂ 所示。图 ６ 示出实验波形，实验给定转速 为 ６ ０００ ｒ／ｍｉｎ，经检测电动机的转速波动 "ｎ≤０．０５％。
图 ６ 实验波形图
５结论
参考文献
旋 变／数 字 转 换 芯 片 ＡＤ２Ｓ１２００ 与 ＤＳＰ 芯 片 ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８ 构成了高精度位置检测电路，其外围 接口电路简洁，通过对转子位置进行合理的数字处 理，能够实现转子位置转速的精确测量。实验证明， 设计的接口电路和数字处理方法简单，精度高，可靠 性好，抗干扰能力强，完全能够满足高速电机控制系 统的要求。
（１）步骤 １ 根据实际测试和经验，确定相邻两 ６９
第 ４２ 卷第 ８ 期 ２００８ 年 ８ 月
电力电子技术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏｌ．４２， Ｎｏ．８ Ａｕｇｕｓｔ， ２００８
次采样允许的最大偏差 ｄｅｌｔａＭＡＸ 和最小偏差值
系统的角度采样在每个 ＰＷＭ 周期都进行，每
ｄｅｌｔａＭＩＮ； （２）步骤 ２ 读取本次采样值 Ａ（ｎ）和上次采样
２ 旋转变压器原理
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弦、余弦函数关系，
基金项目： 湖南省科技计划重大项目（ ２００６ＧＫ１００２） 定稿日期： ２００８－ ０５－ １２ 作者简介： 罗德荣（ １９６８－ ） ， 男， 湖南望城人， 副教授。研
第 ４２ 卷第 ８ 期 ２００８ 年 ８ 月
电力电子技术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏｌ．４２， Ｎｏ．８ Ａｕｇｕｓｔ， ２００８