一種小型化的單通道r/d軸角轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【專利說明】一種小型化的單通道R/D軸角轉(zhuǎn)換電路
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種小型化的單通道R/D軸角轉(zhuǎn)換電路，屬于電路技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來，數(shù)控機(jī)床、雷達(dá)跟蹤、機(jī)器人等對驅(qū)動系統(tǒng)的高精度、快速性、可靠性和小型化等方面的要求日漸提高。電機(jī)調(diào)速采用自控式變頻調(diào)速時，需要安裝傳感器實時檢測轉(zhuǎn)子的角位置和轉(zhuǎn)速。常用的轉(zhuǎn)子位置傳感器有光柵編碼器、霍爾傳感器和旋轉(zhuǎn)變壓器。其中旋轉(zhuǎn)變壓器因具有耐高溫、耐濕度、抗沖擊、抗干擾等優(yōu)點而獲得廣泛應(yīng)用，但旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出信號為模擬量，需要與旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換器配合使用，將其轉(zhuǎn)成數(shù)字量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的:本發(fā)明公開了一種小型化的單通道R/D軸角轉(zhuǎn)換電路模塊，可以快速的將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種小型化的單通道R/D軸角轉(zhuǎn)換電路，其特征是，包括軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210 BSTZ、單片機(jī)控制芯片C8051F500-1Q、四路差分總線接收器和RS485電平轉(zhuǎn)換芯片ADM4853ARZ。
[0006]采用單片機(jī)控制芯片C8051F500控制軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210BSTZ的工作時序，并將數(shù)據(jù)通過四路差分總線接收器以及RS485電平轉(zhuǎn)換芯片ADM4853ARZ輸出。
[0007]還包括一功率放大芯片TCA0372DW2G，對軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210 BSTZ輸出的激勵正弦信號進(jìn)行電流放大，增大驅(qū)動能力。
[0008]軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210 BSTZ中的轉(zhuǎn)換器跟蹤旋轉(zhuǎn)變壓器的軸角Θ，產(chǎn)生一個輸出角度Φ并取回與輸入的設(shè)定角度相比較。
[0009]如果轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的輸出角度正確地跟蹤了輸入角度，經(jīng)內(nèi)部閉環(huán)系統(tǒng)控制后使得兩個角度差趨向于O。
[0010]通過單片機(jī)控制芯片C8051F500-1Q設(shè)置軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210 BSTZ片選CS使其上電后保持選通狀態(tài)。
[0011]軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210 BSTZ的工作模式包括:配置模式和正常模式；
通過單片機(jī)控制芯片C8051F500-1Q的I/O 口控制選擇軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210 BSTZ的工作模式，通過串口或者并口讀取出旋轉(zhuǎn)變壓器的位置和速度數(shù)據(jù)。
[0012]從軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210 BSTZ中讀取位置或速度數(shù)據(jù)時，首先在SAMPLE的一個下降沿時把數(shù)據(jù)從位置或速度積分器中送到寄存器中，并更新故障寄存器，保持低電平270ns使數(shù)據(jù)鎖存；在SAMPLE由高電平到低電平后770 ns再通過置低讀寫信號讀取相應(yīng)的寄存器的數(shù)據(jù)。
[0013]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果: (I)本發(fā)明的單通道R/D軸角轉(zhuǎn)換電路為金屬管殼DIP封裝，并使用插座焊接方式；采用通用元器件設(shè)計，成本低，易于實施，使用靈活。
[0014](2)本單通道R/D軸角轉(zhuǎn)換電路采用單片機(jī)為核心，軟件實現(xiàn)AD2S1210軸角轉(zhuǎn)換器參數(shù)調(diào)整，工作效率高，成本低，并提供RS485輸出接口，滿足工業(yè)控制需要。
【附圖說明】
[0015]圖1單通道轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換器電路原理框圖。
[0016]圖2輸出功率放大電路圖。
[0017]圖3系統(tǒng)軟件流程圖。
[0018]圖4 RS485接口電路圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]本發(fā)明公開了一種小型化的單通道R/D軸角轉(zhuǎn)換電路模塊，可以快速的將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的信號量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。單通道轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換器電路原理框圖如圖1，單通道R/D軸角轉(zhuǎn)換電路由軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210BSTZ、單片機(jī)控制芯片C8051F500-1Q、功率放大芯片TCA0372DW2G、四路差分總線接收器以及RS485電平轉(zhuǎn)換芯片ADM4853ARZ組成。該模塊電路完成軸角信號的轉(zhuǎn)換采集和傳輸，并可以對外提供標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)RS485接口信號。
[0021]旋轉(zhuǎn)變壓器是一種輸出電壓隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號元件，其工作原理和普通變壓器本質(zhì)一樣，只是由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，定子勵磁繞組和轉(zhuǎn)子輸出繞組之間的相對位置發(fā)生變化會引起互感變化，因此當(dāng)勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁時，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系O
[0022]軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210 BSTZ是ADI公司最新推出的一款單片旋轉(zhuǎn)變壓器/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，輸出可由用戶設(shè)定的10?16位分辨率的絕對位置和速度以及系統(tǒng)故障信息。其最大跟蹤速率為3125r/s，并行和串行10?16位數(shù)據(jù)接口。采用單片機(jī)C8051F500控制軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210BSTZ的工作時序，并將數(shù)據(jù)通過四路差分總線接收器以及RS485傳輸芯片ADM4853ARZ輸出。
[0023]軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210 BSTZ的工作基于II型閉環(huán)跟蹤原理，其輸出連續(xù)跟蹤旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)角的位置，不需要外部轉(zhuǎn)換和等待。芯片里的轉(zhuǎn)換器跟蹤著旋轉(zhuǎn)變壓器的軸角Θ，產(chǎn)生一個輸出角度Φ并取回與輸入角度相比較。如果轉(zhuǎn)換器正確地跟蹤了輸入角度，芯片內(nèi)部經(jīng)過相位解調(diào)器，若干積分器和補(bǔ)償濾波器組成的閉環(huán)系統(tǒng)后使得兩個角度差就會趨向于0，此時Φ即為旋轉(zhuǎn)角度Θ，并且使用II型閉環(huán)跟蹤環(huán)路可保證跟隨恒定速度輸入時不產(chǎn)生累積誤差。
[0024]軸角轉(zhuǎn)換芯片AD2S1210 BSTZ輸出的激勵正弦信號頻率可以設(shè)置在2kHz?20kHz范圍，輸出P-P值最大值電壓為3.48V，平均值為2.43V，幅值已經(jīng)滿足要求，僅需要放大電流增大其驅(qū)動能力。本實施例中使用功率放大器TCA0372DWR2G來實現(xiàn)，見圖2所示，虛線框圖為外置電阻。
[0025]單片機(jī)控制芯片C8051F500-1Q為silicon公司推出的完成集成的低功耗混合信號片上系統(tǒng)型MCU。QFP-48封裝類型，體積小、I/O引腳豐富，并可以靈活配置，方便設(shè)計人員版圖設(shè)計。
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