一種基于轉(zhuǎn)速控制的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及EPS控制系統(tǒng)測(cè)試裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于轉(zhuǎn)速控制的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]位置傳感器普遍應(yīng)用于無刷電機(jī)上，指示無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度位置。其中旋轉(zhuǎn)變壓器以其高精度、抗干擾能力強(qiáng)更是得到廣泛應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器多數(shù)是基于角度需求，通過輸入數(shù)字形式的軸角度Θ轉(zhuǎn)換為正余弦信號(hào)的電壓信號(hào)，再經(jīng)功率放大變?yōu)橛幸欢?qū)動(dòng)能力的正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)。這種方式的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器通常使用微處理器根據(jù)需要的軸角度Θ算出相應(yīng)的Sin Θ和Cos Θ的實(shí)時(shí)值，再傳輸給數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生模擬正余弦信號(hào)，最后再與激勵(lì)信號(hào)相乘得到模擬旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)；或者采用正余弦乘法器直接與激勵(lì)信號(hào)相乘，正余弦乘法器也是實(shí)時(shí)接收微處理器的數(shù)字全角度Θ值再通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換生產(chǎn)模擬旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)。
[0004]采用現(xiàn)有技術(shù)的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器因其需要實(shí)時(shí)對(duì)角度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行更新，往往受制于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率和微處理器的數(shù)據(jù)傳輸速率，特別是在模擬電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的情況下尤其明顯。所以采用這種形式的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器能夠模擬的轉(zhuǎn)速范圍有限或者因采用高轉(zhuǎn)換率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和高傳輸速率的微處理器而導(dǎo)致成本過高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于轉(zhuǎn)速控制的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置，控制簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)傳輸量小，響應(yīng)迅速，能模擬較高轉(zhuǎn)速，能接收高頻率激勵(lì)信號(hào)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，采取的技術(shù)方案是:
提供一種基于轉(zhuǎn)速控制的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置，該裝置由微處理器、直接數(shù)字頻率合成器(DDS)、四象限乘法器、RC移相電路、轉(zhuǎn)速輸入電路和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路組成；所述微處理器、DDS、四象限乘法器、RC移相電路和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路依次相連；
轉(zhuǎn)速需求通過轉(zhuǎn)速輸入電路傳送到微處理器，經(jīng)DDS、四象限乘法器與外部激勵(lì)信號(hào)相乘，并通過RC移相電路和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路的調(diào)整后輸出旋變信號(hào)。
[0007]優(yōu)選地，所述的DDS數(shù)量為兩個(gè)，使其初始相位相差90°。
[0008]優(yōu)選地，所述的DDS采用的是AD9837。
[0009]上述方案中，采用的DDS為AD9837，它的正弦波輸出頻率最高達(dá)16MHz，輸出分辨率為0.06Hz。結(jié)合本發(fā)明整體技術(shù)方案，采用該款DDS不但功耗更低，而且能夠更快、更精確地產(chǎn)生目標(biāo)頻段內(nèi)的穩(wěn)定信號(hào)。
[0010]優(yōu)選地，初始相位值和頻率值由微處理器通過SPI串行通訊寫入DDS的頻率和相位寄存器，其中頻率值為所需電機(jī)轉(zhuǎn)速/60，所需電機(jī)轉(zhuǎn)速由微處理器采樣用于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的可變電阻或通過CAN通訊獲得。
[0011]優(yōu)選地，DDS輸出的正余弦波與激勵(lì)信號(hào)通過四象限乘法器相乘后得到旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)。
[0012]進(jìn)一步地，所述的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)通過RC移相電路和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路進(jìn)一步進(jìn)行相位超前調(diào)節(jié)和幅值偏移和幅值大小調(diào)節(jié)，使之得到相位幅值符合要求、輸出電阻小、有一定負(fù)載能力的旋變信號(hào)輸出。
[0013]上述方案中，因通過四象限乘法器得到旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)不一定符合幅值和相位要求，所以需要通過RC移相電路和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路進(jìn)一步進(jìn)行相位超前調(diào)節(jié)和幅值偏移和幅值大小調(diào)節(jié)。
[0014]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)控制簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)，數(shù)據(jù)傳輸量??；(2)響應(yīng)迅速，避免現(xiàn)有模擬旋轉(zhuǎn)變壓器因其需要實(shí)時(shí)對(duì)角度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行更新而造成的響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)；(3)能模擬較高轉(zhuǎn)速，解決目前模擬旋轉(zhuǎn)變壓器能夠模擬的轉(zhuǎn)速范圍有限的問題；(4)能接收高頻率激勵(lì)信號(hào)，接收相同高頻率的激勵(lì)信號(hào)不需要采用高轉(zhuǎn)換率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和高傳輸速率的微處理器，降低成本。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及信號(hào)流向示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明所模擬的真實(shí)旋轉(zhuǎn)變壓器電信號(hào)工作原理示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明所模擬的旋轉(zhuǎn)變壓器輸入(R1-R2)輸出信號(hào)(S3-S1，S4-S2)示意圖。
[0018]圖4采用本發(fā)明方法進(jìn)行實(shí)物所測(cè)結(jié)果。
[0019]圖5為附圖4中方框內(nèi)圖像放大的結(jié)果。
[0020]圖中:轉(zhuǎn)速輸入電路1，微處理器2，DDS 3，四象限乘法器4，RC移相電路5，正弦波幅值調(diào)整緩沖電路6，激勵(lì)信號(hào)7。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]實(shí)施例1
本發(fā)明已經(jīng)過實(shí)物驗(yàn)證，證明信號(hào)可行。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于轉(zhuǎn)速控制的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置，該裝置由轉(zhuǎn)速輸入電路1、微處理器2、DDS3、四象限乘法器4、RC移相電路5和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路6組成。
[0024]轉(zhuǎn)速需求通過轉(zhuǎn)速輸入電路I傳送到微處理器2，微處理器2、DDS3、四象限乘法器4、RC移相電路5和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路6依次相連。
[0025]本技術(shù)方案采用兩個(gè)AD9837 DDS，并使其初始相位相差90°。
[0026]初始相位值和頻率值由微處理器2通過SPI串行通訊寫入DDS3的頻率和相位寄存器，其中頻率值為所需電機(jī)轉(zhuǎn)速/60，所需電機(jī)轉(zhuǎn)速由微處理器2采樣用于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的可變電阻或通過CAN通訊獲得。
[0027]在本實(shí)施例中，正余弦初始相位差值為90°。所接激勵(lì)信號(hào)頻率值為1KHz。
[0028]進(jìn)一步，DDS3輸出的正余弦波與激勵(lì)信號(hào)7通過四象限乘法器4相乘后得到旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)。
[0029]旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)通過RC移相電路5和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路6進(jìn)一步進(jìn)行相位超前調(diào)節(jié)和幅值偏移和幅值大小調(diào)節(jié)，使之得到相位幅值符合要求、輸出電阻小、有一定負(fù)載能力的旋變信號(hào)輸出。
[0030]附圖4所示為實(shí)物所測(cè)結(jié)果，旨在模擬電機(jī)轉(zhuǎn)速4500rpm下的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)。由圖可以看出，正余弦輸出信號(hào)S3-S1、S4-S2的外廓包絡(luò)頻率約為75Hz，所模擬的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)為EPS無刷電機(jī)控制器所接受，經(jīng)控制器檢測(cè)轉(zhuǎn)速為4500.3rpm，轉(zhuǎn)速精度能達(dá)到Irpm0
[0031]附圖5為附圖4中方框內(nèi)圖像放大的結(jié)果，從附圖5中可以看出波形頻率為10kHz，與激勵(lì)信號(hào)頻率相同。實(shí)測(cè)結(jié)果符合圖3所示旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦輸出信號(hào)示意圖。
[0032]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于轉(zhuǎn)速控制的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置，其特征在于，由微處理器、DDS、四象限乘法器、RC移相電路、轉(zhuǎn)速輸入電路和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路組成；所述微處理器、DDS、四象限乘法器、RC移相電路和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路依次相連； 轉(zhuǎn)速需求通過轉(zhuǎn)速輸入電路傳送到微處理器，經(jīng)DDS、四象限乘法器與外部激勵(lì)信號(hào)相乘，并通過RC移相電路和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路的調(diào)整后輸出旋變信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置，其特征在于，所述的DDS數(shù)量為兩個(gè)，使其初始相位相差90°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置，其特征在于，所述的DDS采用的是AD9837。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置，其特征在于，初始相位值和頻率值由微處理器通過SPI串行通訊寫入DDS的頻率和相位寄存器，其中頻率值為所需電機(jī)轉(zhuǎn)速/60，所需電機(jī)轉(zhuǎn)速由微處理器采樣用于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的可變電阻或通過CAN通訊獲得。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置，其特征在于，DDS輸出的正余弦波與激勵(lì)信號(hào)通過四象限乘法器相乘后得到旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)通過RC移相電路和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路進(jìn)一步進(jìn)行相位超前調(diào)節(jié)和幅值偏移和幅值大小調(diào)節(jié)，使之得到相位幅值符合要求、輸出電阻小、有一定負(fù)載能力的旋變信號(hào)輸出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于轉(zhuǎn)速控制的模擬旋轉(zhuǎn)變壓器裝置，該裝置由微處理器、直接數(shù)字頻率合成器（DDS）、四象限乘法器、RC移相電路、轉(zhuǎn)速輸入電路和正弦波幅值調(diào)整緩沖電路組成。本發(fā)明采用直接數(shù)字轉(zhuǎn)速信號(hào)控制；采用調(diào)節(jié)可變電阻和CAN通訊獲取所需轉(zhuǎn)速；采用直接數(shù)字頻率合成器DDS來產(chǎn)生正余弦信號(hào)；采用RC移相電路來改善正弦波相位狀態(tài)。控制簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)傳輸量小，響應(yīng)迅速，能模擬較高轉(zhuǎn)速，能接收高頻率激勵(lì)信號(hào)，對(duì)該領(lǐng)域的應(yīng)用具有積極意義。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號(hào)】CN104932357
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510287185
【發(fā)明人】陳奇志, 周文峰, 向輝, 曾科童
【申請(qǐng)人】株洲易力達(dá)機(jī)電有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月29日