基于双通道旋转变压器的位置编码器设计

摘要

旋转变压器是众多角轴传感器家族之中的重要一支。双通道旋转变压器作为大家庭中的一员，近年来得到了长足发展。双通道多极旋转变压器作为高精度的角位置测量元件，在工业控制，航空航天和武器火炮控制系统中得到广泛应用。
　　本文在对双通道多机旋转变压器的基本原理，模拟-数字转换芯片工作原理以及外围电路的设计进行详细阐述和分析的基础上，设计出了水平、高低两个坐标轴的高精度位置编码系统。本文着重讨论了双通道旋转变压电路设计和软件设计方法。其次，本文设计了精机、粗机误差补偿算法，为保证工作的正确性，对数据各种误差模型做了判断和处理。再次，本文还设计了水平、高低两组编码器以及上位机间的通讯电路，确保系统在工作中具备抗干扰、高速、稳定的特点。
　　本编码器应用于军事火控系统中。系统具有小尺寸，抗干扰等特点。编码器系统按照RS422总线协议进行通讯，发送速率为38400bps。本设计的旋转变压器位置编码器能够完成旋转变压器的转换，补偿计算，与上位机通讯等要求，角度分辨率达到39.55角秒。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 相关技术动态

1．2．1 角轴传感器的分类

1．2．2 国外发达国家位置传感器的发展情况

1．2．3 数据采集系统的使用范围和发展形式

1．3 研究内容与技术指标

1．3．1 本课题研究的系统功能和设计指标

1．3．2 本课题研究的主要内容和工作

1．4 论文结构

第二章 双通道旋转变压器设计原理

2．1 旋转变压器的结构

2．2 旋转变压器的工作原理

2．2．1 旋转变压器角度位置伺服控制系统

2．2．2 旋转变压器工作原理

2．2．3 双通道多极旋转变压器工作原理

2．2．4 旋转变压器单独作为测角元件

2．3 旋转变压器的主要参数和性能指标

2．4 旋转变压器的信号变换

2．5 几种类型旋转变压器的比较

2．6 双通道旋转变压器方案

2．7 本章小结

第三章 系统硬件设计

3．1 AD2S1210模拟-数字转换芯片及电路

3．1．1 AD2S1210模拟-数字转换芯片介绍

3．1．2 AD2S1210解码工作原理

3．1．3 AD2S1210芯片外围电路

3．2 AD8664运放芯片及电路

3．3 电源模块、芯片及电路

3．4 MC9S12XS128单片机设计

3．5 单片机外部接口电路设计

3．6 硬件设计过程中PCB规则

3．7 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 Codewarrior软件开发平台介绍

4．2 系统程序流程

4．3 模数芯片数据采集

4．3．1 配置AD2S1210

4．3．2 激励信号频率配置

4．3．3 精机、粗机误差补偿算法

4．3．4 通讯数据编码

4．4 本章小结

第五章 实验测试方法及测量结果分析

5．1 系统调试

5．2 圆光栅系统进行角度对比测试

5．3 系统功能实测结果

5．4 测试结果与设计指标

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢