一种基于转速控制的模拟旋转变压器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及EPS控制系统测试装置领域，更具体地，涉及一种基于转速控制的模拟旋转变压器装置。
【背景技术】
[0002]位置传感器普遍应用于无刷电机上，指示无刷电机的转子角度位置。其中旋转变压器以其高精度、抗干扰能力强更是得到广泛应用。
[0003]现有的模拟旋转变压器多数是基于角度需求，通过输入数字形式的轴角度Θ转换为正余弦信号的电压信号，再经功率放大变为有一定驱动能力的正余弦旋转变压器信号。这种方式的模拟旋转变压器通常使用微处理器根据需要的轴角度Θ算出相应的Sin Θ和Cos Θ的实时值，再传输给数模转换器DAC进行实时转换产生模拟正余弦信号，最后再与激励信号相乘得到模拟旋转变压器信号；或者采用正余弦乘法器直接与激励信号相乘，正余弦乘法器也是实时接收微处理器的数字全角度Θ值再通过内部转换生产模拟旋转变压器信号。
[0004]采用现有技术的模拟旋转变压器因其需要实时对角度数字信号进行更新，往往受制于数模转换器的转换速率和微处理器的数据传输速率，特别是在模拟电机高速旋转的情况下尤其明显。所以采用这种形式的模拟旋转变压器能够模拟的转速范围有限或者因采用高转换率的数模转换器和高传输速率的微处理器而导致成本过高。
【发明内容】
[0005]为解决以上现有技术的不足，本发明提供了一种基于转速控制的模拟旋转变压器装置，控制简单，数据传输量小，响应迅速，能模拟较高转速，能接收高频率激励信号。
[0006]为实现以上发明目的，采取的技术方案是:
提供一种基于转速控制的模拟旋转变压器装置，该装置由微处理器、直接数字频率合成器(DDS)、四象限乘法器、RC移相电路、转速输入电路和正弦波幅值调整缓冲电路组成；所述微处理器、DDS、四象限乘法器、RC移相电路和正弦波幅值调整缓冲电路依次相连；
转速需求通过转速输入电路传送到微处理器，经DDS、四象限乘法器与外部激励信号相乘，并通过RC移相电路和正弦波幅值调整缓冲电路的调整后输出旋变信号。
[0007]优选地，所述的DDS数量为两个，使其初始相位相差90°。
[0008]优选地，所述的DDS采用的是AD9837。
[0009]上述方案中，采用的DDS为AD9837，它的正弦波输出频率最高达16MHz，输出分辨率为0.06Hz。结合本发明整体技术方案，采用该款DDS不但功耗更低，而且能够更快、更精确地产生目标频段内的稳定信号。
[0010]优选地，初始相位值和频率值由微处理器通过SPI串行通讯写入DDS的频率和相位寄存器，其中频率值为所需电机转速/60，所需电机转速由微处理器采样用于转速调节的可变电阻或通过CAN通讯获得。
[0011]优选地，DDS输出的正余弦波与激励信号通过四象限乘法器相乘后得到旋转变压器信号。
[0012]进一步地，所述的旋转变压器信号通过RC移相电路和正弦波幅值调整缓冲电路进一步进行相位超前调节和幅值偏移和幅值大小调节，使之得到相位幅值符合要求、输出电阻小、有一定负载能力的旋变信号输出。
[0013]上述方案中，因通过四象限乘法器得到旋转变压器信号不一定符合幅值和相位要求，所以需要通过RC移相电路和正弦波幅值调整缓冲电路进一步进行相位超前调节和幅值偏移和幅值大小调节。
[0014]综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是:
(I)控制简单、精准，数据传输量小；(2)响应迅速，避免现有模拟旋转变压器因其需要实时对角度数字信号进行更新而造成的响应时间过长；(3)能模拟较高转速，解决目前模拟旋转变压器能够模拟的转速范围有限的问题；(4)能接收高频率激励信号，接收相同高频率的激励信号不需要采用高转换率的数模转换器和高传输速率的微处理器，降低成本。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的结构及信号流向示意图。
[0016]图2是本发明所模拟的真实旋转变压器电信号工作原理示意图。
[0017]图3是本发明所模拟的旋转变压器输入(R1-R2)输出信号(S3-S1，S4-S2)示意图。
[0018]图4采用本发明方法进行实物所测结果。
[0019]图5为附图4中方框内图像放大的结果。
[0020]图中:转速输入电路1，微处理器2，DDS 3，四象限乘法器4，RC移相电路5，正弦波幅值调整缓冲电路6，激励信号7。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0022]实施例1
本发明已经过实物验证，证明信号可行。
[0023]如图1所示，本发明提供一种基于转速控制的模拟旋转变压器装置，该装置由转速输入电路1、微处理器2、DDS3、四象限乘法器4、RC移相电路5和正弦波幅值调整缓冲电路6组成。
[0024]转速需求通过转速输入电路I传送到微处理器2，微处理器2、DDS3、四象限乘法器4、RC移相电路5和正弦波幅值调整缓冲电路6依次相连。
[0025]本技术方案采用两个AD9837 DDS，并使其初始相位相差90°。
[0026]初始相位值和频率值由微处理器2通过SPI串行通讯写入DDS3的频率和相位寄存器，其中频率值为所需电机转速/60，所需电机转速由微处理器2采样用于转速调节的可变电阻或通过CAN通讯获得。
[0027]在本实施例中，正余弦初始相位差值为90°。所接激励信号频率值为1KHz。
[0028]进一步，DDS3输出的正余弦波与激励信号7通过四象限乘法器4相乘后得到旋转变压器信号。
[0029]旋转变压器信号通过RC移相电路5和正弦波幅值调整缓冲电路6进一步进行相位超前调节和幅值偏移和幅值大小调节，使之得到相位幅值符合要求、输出电阻小、有一定负载能力的旋变信号输出。
[0030]附图4所示为实物所测结果，旨在模拟电机转速4500rpm下的旋转变压器信号。由图可以看出，正余弦输出信号S3-S1、S4-S2的外廓包络频率约为75Hz，所模拟的旋转变压器信号为EPS无刷电机控制器所接受，经控制器检测转速为4500.3rpm，转速精度能达到Irpm0
[0031]附图5为附图4中方框内图像放大的结果，从附图5中可以看出波形频率为10kHz，与激励信号频率相同。实测结果符合图3所示旋转变压器正余弦输出信号示意图。
[0032]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于转速控制的模拟旋转变压器装置，其特征在于，由微处理器、DDS、四象限乘法器、RC移相电路、转速输入电路和正弦波幅值调整缓冲电路组成；所述微处理器、DDS、四象限乘法器、RC移相电路和正弦波幅值调整缓冲电路依次相连； 转速需求通过转速输入电路传送到微处理器，经DDS、四象限乘法器与外部激励信号相乘，并通过RC移相电路和正弦波幅值调整缓冲电路的调整后输出旋变信号。2.根据权利要求1所述的模拟旋转变压器装置，其特征在于，所述的DDS数量为两个，使其初始相位相差90°。3.根据权利要求1所述的模拟旋转变压器装置，其特征在于，所述的DDS采用的是AD9837。4.根据权利要求1所述的模拟旋转变压器装置，其特征在于，初始相位值和频率值由微处理器通过SPI串行通讯写入DDS的频率和相位寄存器，其中频率值为所需电机转速/60，所需电机转速由微处理器采样用于转速调节的可变电阻或通过CAN通讯获得。5.根据权利要求1所述的模拟旋转变压器装置，其特征在于，DDS输出的正余弦波与激励信号通过四象限乘法器相乘后得到旋转变压器信号。6.根据权利要求5所述的模拟旋转变压器装置，其特征在于，所述的旋转变压器信号通过RC移相电路和正弦波幅值调整缓冲电路进一步进行相位超前调节和幅值偏移和幅值大小调节，使之得到相位幅值符合要求、输出电阻小、有一定负载能力的旋变信号输出。
【专利摘要】本发明涉及一种基于转速控制的模拟旋转变压器装置，该装置由微处理器、直接数字频率合成器（DDS）、四象限乘法器、RC移相电路、转速输入电路和正弦波幅值调整缓冲电路组成。本发明采用直接数字转速信号控制；采用调节可变电阻和CAN通讯获取所需转速；采用直接数字频率合成器DDS来产生正余弦信号；采用RC移相电路来改善正弦波相位状态。控制简单，数据传输量小，响应迅速，能模拟较高转速，能接收高频率激励信号，对该领域的应用具有积极意义。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN104932357
【申请号】CN201510287185
【发明人】陈奇志, 周文峰, 向辉, 曾科童
【申请人】株洲易力达机电有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月29日