旋变及同步机轴角编码器的典型电路
张俊科(长沙国防科技大学)
【摘 要】介绍旋变及同步机轴角编码器的典型电路设计与调试。它在设备中应用，效果良好，适于粗精组合系统总精度达15～16bit的要求。
【叙 词】旋转变压器 自整角机轴角编码器．电路
1 电压比较器电路
为了给出8个区间(旋变的3个符号位)及12个区间(同步机的4个符号位)，需要将由电机输出的信号与零比较及互相比较。因此必须用电压比较器。这里选用常见的lm339四电压比较器(美国国家半导体公司-national semiconductor)。
该器件为双列14引脚，如图1所示，内部含有4个独立的比较器。
由于该电路集电极输出是开路的，实际使用时输出端必须加电阻(如3kω)，如图2所示。另外在输入端加了10kq电阻，这是因为输入信号是正弦信号，有正有负。实践证明10kω电阻加入后不影响电机信号的波形。
lm339电路的零点偏移较低，在本电路应用中不需要调零。该电路的功能是当正相输入端电压大于反相输入电压时，输出为数字"1"(+5v)；当正相输入端电压小于反相输入端电压时，输出为数字“0”(0.3v)，该电路输出可以与ttl或cmos匹配。
2 同步及时钟信号
由于本编码器区间符号位编码及adc交换是在正弦信号的峰值附近进行的，因此需要同步及时钟信号控制，其电路如图4所示。
图4中比较器后面是由ttl与非门电路构成的单稳电路，它们的波形及时间关系图中已给出。若旋变及同步机为400hz激磁信号，c1可取0.47μf，c2及c3可取1 000～2 000pf，电阻r取为200ω。这样使得同步及时钟信号cp1(用于将比较器的状态读到后面的寄存器中)大约在交流信号峰值附近，cp2在cp1之后。若还需要cp2之后有一同步信号，则在图4中cp2之后再接一级同样的电路。
3模拟通道开关电路
模拟通道开关可选用cmos模拟开关cc4053，其引脚及功能图如图5所示。
当信号在负半周时，图9的第一个运放为反相器；放大倍数为-2／3，第二个放大器为同相放大器，放大倍数为3／2。整个****值电路可在第二级调零。
5比例型adc
旋变及同步机轴角编码器一个突出优点是它的adc采用了相对基准，即基准电压来自激磁信号，当激磁信号变化时，会使adc的输入量vx变化，但采用激磁信号分压作为基准信号，可消除激磁信号不稳定对精度的影响。为此采用比例型adc。ad7574为8位的比例型adc，如图10所示。
对于ad7574,一个非常重要的技术是如何调试图10中的二个电位器。根据变换原理可见，当使用旋转变压器时，将轴角通过示波器(或其他办法)找到角度在45℃的准确位置，这时可大约调节r1使vref为峰值6~7v，一旦确定之后，尺1不再动了。这时调节r2使ad7574的8位输出刚好在11111110～11111111之间此时r2调好。若使用同步机时，将电机轴角放在30℃，r1及r2的调试同上。
6激磁信号电路
在有些情况下．旋变及同步机的激磁信号要其本身产生，这时可用图11所示的正弦波发生器，后面加一个功率放大电路块。
图11电路产生的正弦波的频率约为400hz。注意在旋变及同步机轴角编码中，激磁信号的频率无需要求很准确。这也是本方案的特点之一。
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