一种自动匹配旋转变压器参数的解析电路及解析方法与流程

本发明涉及伺服系统控制领域，尤其涉及电机位置检测系统。

背景技术：

在伺服控制系统中，目前常用的电机位置检测方法主要包含：增量式编码器、霍尔传感器和旋转变压器等。增量式编码器是由原位基准的计数脉冲累计来决定位置，读数状态要保持连续，抗干扰能力差；霍尔传感器只能输出固定几个点的位置信号，不能输出连续信号，因此只作为控制并不参与电机位置环算法；旋转变压器是以即时读出数据，每一个位置是唯一的，不存在掉电丢失问题，抗干扰能力强，可用于长期的定位控制。随着伺服系统越来越广泛的用于工业控制、人工智能、绿色能源等相关领域，对控制系统精度、响应时间等要求越来越高。

虽然旋转变压器具有很多优点，但是当多组旋转变压器同时使用时，由于存在旋转变压器型号不一样的问题如磁阻式、绕线式等，因此对每一组旋转变压器的配置都不一样。另外伺服系统的系列化产品较多，因此如何使得CPU自动辨别旋转变压器的参数并自主校正配置，最终使得旋转变压器能工作正常显得尤为重要。

然而，当今伺服系统的发展逐步加快，在工业控制领域，某一产品都有其系列化，而且每一系列电机都有若干个，其配套的旋转变压器型号也不一定相同，因此如何使得自动辨别旋转变压器的参数并自主校正配置，从而保证工业生产调试效率最大化显得尤为重要。

技术实现要素：

发明目的：为了自动辨别旋转变压器的参数并自主校正配置，本发明的目的是提供一种自动匹配旋转变压器参数的解析电路。

本发明的另一目的是提供一种自动匹配旋转变压器参数的解析方法。

技术方案：一种自动匹配旋转变压器参数的解析电路，包括上位机、控制单元及多个通道，所述控制单元通过SCI异步串行通信与上位机相连，所述多个通道均与控制单元相连；控制单元包括解析芯片和可编程只读存储器，所述可编程只读存储器通过I2C通信与解析芯片相连；通道包括芯片解码单元、信号处理单元及旋转变压器，所述芯片解码单元包括AD2S1210及外围电路，所述信号处理单元包括低通滤波器、激励信号放大器；

所述信号处理单元用于处理旋转变压器的信号；所述芯片解码单元将信号转换成十六位数据并将十六位数据送入控制单元；所述控制单元用于配置芯片解码单元及选择通道。

进一步的，所述解析芯片包括数据总线端口，还包括连接在数据总线端口的缓冲电路，所述AD2S1210的数据端口连接缓冲电路。

进一步的，解析芯片采用TMS320F2812。

进一步的，所述缓冲电路包括74LVC16245ADGG芯片。

进一步的，所述通道有四个。

一种自动匹配旋转变压器参数的解析方法，包括以下步骤：

(1)系统进行初始化，控制单元通过SCI口发送与上位机通信的帧头；

(2)当控制单元检测到AD2S1210的DOS引脚及LOT引脚有低电平存在时，根据DOS引脚及LOT引脚的电平值判断是否出现故障以及故障类型；

(3)控制单元对AD2S1210进行配置，如工作模式、设定分辨率、设定激励频率、配置控制寄存器、配置LOS阈值寄存器、配置LOT高阈值寄存器、配置LOT低阈值寄存器、配置DOS失配阈值寄存器，通过读取故障寄存器将配置更新，选通一个通道，未选通的通道中的旋转变压器为高阻态，控制单元通过并行总线读取旋转变压器的信号，通过SCI口发送信号给上位机，再分别选通其他通道；

(4)控制单元通过SCI口向上位机发送帧尾；

(5)延时后返回步骤(2)循环操作。

进一步的，所述步骤(3)中控制单元读取旋转变压器的信号的步骤包括：

(31)信号处理单元对旋转变压器的信号进行滤波放大处理，并将处理过后的信号传送给芯片解码单元中的AD2S1210芯片；

(32)AD2S1210将信号进行转换后送入解析芯片，解析芯片接收转换信号后配置芯片解码单元。

进一步的，还包括设定AD2S1210的锁相范围，对于超过范围的旋转变压器，减小激励频率。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种自动匹配旋转变压器参数的解析电路及解析方法，利用旋转变压器输出的两组差分激励信号，通过专用芯片AD2S1210将其转换成16位数据信号，再通过TMS320F2812的SCI口将其位置信息发送给上位机。该位置检测系统充分利用旋转变压器的优点，在伺服控制领域精准的得到位置信息；与传统的位置环检测相比具有实时、准确、相应速度快、掉电数据保存等不可比拟的优点。同时，该系统的设计技术先进能够自主辨别旋转变压器相关参数，维护方便、运行安全可靠，可以在重要伺服控制系统方面发挥重大作用。缓冲电路的设置可以确保CPU的带载能力，可以带载多个旋转变压器。

附图说明

图1是AD2S1210部分原理图；

图2是本发明电机位置检测系统框图；

图3是本发明TMS320F2812软件部分程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

该自动匹配旋转变压器参数的解析电路，包括上位机、控制单元及四个通道，通道包括芯片解码单元、信号处理单元及旋转变压器，所述控制单元通过SCI异步串行通信与上位机相连，控制单元包括解析芯片和可编程只读存储器，所述可编程只读存储器AT24C256N通过I2C通信与解析芯片相连，确保掉电之后即时保存相关的实时数据；所述芯片解码单元包括AD2S1210及外围电路；所述信号处理单元为低通滤波器AD8694；所述信号处理单元用于处理旋转变压器的信号，所述芯片解码单元将信号转换成十六位数据，并将十六位数据送入控制单元，所述控制单元用于配置芯片解码单元及选择通道。所述解析芯片采用TMS320F2812，包括数据总线端口，还包括连接在数据总线端口的缓冲电路，确保CPU的带载能力。缓冲电路包括74LVC16245ADGG芯片，所述AD2S1210的数据端口连接缓冲电路。

如图1所示，芯片AD2S1210中的RES0和RES1用于配置分辨率；/CS为选通信号，低电平有效；/RD和/WR分别为读取信号和写信号；/SAMPLE为采样结果；DB0-DB15为数据输出总线；LOT和DOS引脚为故障信号指示，共有4种状态，分别表示信号丢失、信号降级、跟踪丢失、工作正常，信号丢失、信号降级、跟踪丢失表示出现故障。通过D7和D8若其红灯亮则表明相应的故障；EXC和/EXC为激励信号；SIN和SINLO为一组正弦反馈差分信号；COS和COSLO为一组余弦反馈差分信号。

如图2所示，本实施例共有4组旋转变压器，相应的就有4个低通滤波器和4个芯片解码单元AD2S1210_1、AD2S1210_2、AD2S1210_3、AD2S1210_4，4个旋转变压器分别经过低通滤波器AD8694送入AD2S1210，AD2S1210将其信号进行转换，转换为十六位数据，再将十六位数据送入TMS320F2812做相关数据处理。解析芯片TMS320F2812与可编程只读存储器AT24C256N之间通过I2C通信协议，用于记录系统实时数据，等断电再开机后，系统先从AT24C256N中读取数据。

如图3所示，运行步骤如下：设置以TMS320F2812为核心的数据处理控制单元，当程序进入主函数中，先进行系统初始化，并通过SCI口发送与上位机通信的帧头，然后再配置AD2S1210_1并选通其通道，当检测到DOS引脚和LOT引脚有低电平存在时，根据DOS引脚和LOT引脚电平的值判断其当前属于哪种错误，再来对其相关寄存器进行配置，主要包含激励频率、工作模式、分辨率、LOS阈值寄存器、DOS阈值寄存器、LOT寄存器、控制寄存器、锁相范围等。当程序自主匹配时，每配置完一次，通过读取故障寄存器将其配置更新，再检测DOS引脚和LOT引脚是否报错，以此类推。

当选通AD2S1210_1时，其余三组旋变为高阻态，通过16位并行数据总线一次读取当前电机位置，再通过SCI口将其当前的位置信息发送给上位机，再选通通道AD2S1210_2，以此类推。

设置AD2S1210的锁相范围，本实施例设置锁相范围为-44度至+44度，对超出其范围的旋转变压器减小其激励频率，确保其满足锁相范围。

针对不同型号的旋转变压器，在软件处理上增加自动参数辨别功能，即根据当前旋变反馈的信号，自主调整旋变配置值，从而确保旋转变压器工作在正常状态。