双通道旋转变压器轴角解码电路的制作方法

本实用新型涉及角位置伺服控制系统领域，涉及一种双通道旋转变压器轴角解码电路。

背景技术：

现有技术的目前，角位置伺服控制系统的位置反馈信号采集解码一般采用美国模拟器件公司生产的分解器数字转换器AD2S82A和AD2S80A及其运放电路组成的旋转变压器解码电路解码后得到角位置信息。AD2S82A和AD2S80A及其运放电路组成的旋转变压器解码电路，电路复杂，激励信号需由单独的芯片提供，造成电路连接可靠性较差，且这种解码电路只允许串口输出，在传输过程过易受到其他信号的干扰。可见，原有的解码电路已不适合目前角位置伺服控制系统对控制精度的要求。为此，本实用新型提出了一种双通道旋转变压器轴角解码电路，它可以对双通道旋转变压器的粗、精码盘输出信号进行解码。

因此，有必要提供一种双通道旋转变压器轴角解码电路。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种双通道旋转变压器轴角解码电路。

本实用新型的技术方案如下：所述双通道旋转变压器轴角解码电路，包括FPGA单元、通讯接口电路、模拟电路单元，电源管理单元和双通道旋转变压器，模拟电路单元包括有源晶振、旋变数字转换器A、旋变数字转换器B和激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B，其中旋变数字转换器A、旋变数字转换器B分别连接激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B，激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B分别连接双通道旋转变压器的粗码盘、精码盘，双通道旋转变压器的粗码盘、精码盘分别连接旋变数字转换器A、旋变数字转换器B，旋变数字转换器A、旋变数字转换器B连接FPGA单元，FPGA单元连接通讯接口电路，通讯接口电路与上位机相连，电源管理单元与通讯接口电路、FPGA单元、模拟电路单元相连。

优选的，所述FPGA单元输出的角位置信号连接至通讯接口电路，FPGA单元由软件进行粗、精通道解码输出信号误差补偿和数据组合，再在FPGA中对误差补偿后的二进制角度值，通过分段查表转换为以度分秒显示的角位置信息。通过通讯接口电路发送到上位机，通讯接口电路输出信号为RS422形式。

优选的，所述FPGA输出的两路控制信号分别连接至旋变数字转换器A、旋变数字转换器B，FPGA的数据接口SCLKA、SDIA、SDOA和SCLKB、SDIB、SDOB分别连接至旋变数字转换器A的数据串行口SCLKA、SDIA、SDOA和旋变数字转换器B的数据串行口SCLKB、SDIB、SDOB。

优选的，所述旋变数字转换器A、旋变数字转换器B的控制信号连接至FPGA，FPGA的数据接口SCLKA、SDIA、SDOA、SCLKB、SDIB、SDOB直接与旋变数字转换器A的数据接口SCLKA、SDIA、SDOA和旋变数字转换器B的数据接口SCLKB、SDIB、SDOB连接，旋变数字转换器A、旋变数字转换器B输出的激励信号分别连接至激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B。

优选的，所述旋变数字转换器A、旋变数字转换器B的时钟输入端连接至外部有源晶振输出端，旋变数字转换器A、旋变数字转换器B共用同一外部有源晶振，外部晶振频率为8.192MHz。

优选的，所述激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B的输入端分别与旋变数字转换器A、旋变数字转换器B输出的激励信号和参考电压信号连接，经过激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B后分别与双通道旋转变压器的粗码盘、精码盘连接，双通道旋转变压器粗码盘、精码盘的输出信号分别连接至旋变数字转换器A、旋变数字转换器B。

优选的，电源管理单元与通讯接口电路、FPGA单元、模拟电路单元中的有源晶振、旋转数字转换器和激励信号缓冲单元连接。

优选的，所述的旋变数字转换器的参考点电压信号与激励缓冲单元连接，激励信号缓冲单元由运算放大器AD8397组成，运算放大器的输出端连接旋转变压器的激励信号输入端，运算放大器负输入端通过电阻连接运放的输出端，旋变数字转换器输出的激励信号通过电阻连接运算放大器的正输入端，同时运算放大器的正、负输入端通过电阻连接地，旋变数字转换器输出的参考电压信号通过电阻连接运算放大器正、负输入端，其中运算放大器为单端+12V供电，运算放大器的作用是调节激励信号幅值，电阻值根据旋转变压器需要的激励信号幅值大小而定。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出了一种结构简单、解码速度快、性能稳定、实用性强，能够提高角位置伺服控制系统的控制精度的一种双通道旋转变压器轴角解码电路，综合应用模拟、数字电子技术，完成了双通道旋转变压器粗、精码盘的数据组合，实现了双通道旋转变压器轴角解码。本实用新型的有益效果是，只用单片FPGA完成了旋变数字转换器的控制、粗精通道数据的组合和转换、对外的数据传输，配置灵活，实用性强，角位置信号精度高等功能，从而提高了角位置伺服控制系统的控制精度。

【附图说明】

图1为本实用新型提供的一种双通道旋转变压器轴角解码电路的系统总体实现框图；

图2为本实用新型提供的一种双通道旋转变压器轴角解码电路的系统原理框图；

图3为本实用新型提供的一种双通道旋转变压器轴角解码电路的激励；

图4为本实用新型提供的一种双通道旋转变压器轴角解码电路的电源管理单元原理框图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

请同时参阅图1至图4，所述双通道旋转变压器轴角解码电路，包括FPGA单元、通讯接口电路、模拟电路单元，电源管理单元和双通道旋转变压器，模拟电路单元包括有源晶振、旋变数字转换器A、旋变数字转换器B和激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B，其中旋变数字转换器A、旋变数字转换器B分别连接激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B，激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B分别连接双通道旋转变压器的粗码盘、精码盘，双通道旋转变压器的粗码盘、精码盘分别连接旋变数字转换器A、旋变数字转换器B，旋变数字转换器A、旋变数字转换器B连接FPGA单元，FPGA单元连接通讯接口电路，通讯接口电路与上位机相连，电源管理单元与通讯接口电路、FPGA单元、模拟电路单元相连。

所述FPGA单元输出的角位置信号连接至通讯接口电路，FPGA单元由软件进行粗、精通道解码输出信号误差补偿和数据组合，再在FPGA中对误差补偿后的二进制角度值，通过分段查表转换为以度分秒显示的角位置信息。通过通讯接口电路发送到上位机，通讯接口电路输出信号为RS422形式。

所述FPGA输出的两路控制信号分别连接至旋变数字转换器A、旋变数字转换器B，FPGA的数据接口SCLKA、SDIA、SDOA和SCLKB、SDIB、SDOB分别连接至旋变数字转换器A的数据串行口SCLKA、SDIA、SDOA和旋变数字转换器B的数据串行口SCLKB、SDIB、SDOB。

所述旋变数字转换器A、旋变数字转换器B的控制信号连接至FPGA，FPGA的数据接口SCLKA、SDIA、SDOA、SCLKB、SDIB、SDOB直接与旋变数字转换器A的数据接口SCLKA、SDIA、SDOA和旋变数字转换器B的数据接口SCLKB、SDIB、SDOB连接，旋变数字转换器A、旋变数字转换器B输出的激励信号分别连接至激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B。

所述旋变数字转换器A、旋变数字转换器B的时钟输入端连接至外部有源晶振输出端，旋变数字转换器A、旋变数字转换器B共用同一外部有源晶振，外部晶振频率为8.192MHz。

所述激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B的输入端分别与旋变数字转换器A、旋变数字转换器B输出的激励信号和参考电压信号连接，经过激励信号缓冲单元A、激励信号缓冲单元B后分别与双通道旋转变压器的粗码盘、精码盘连接，双通道旋转变压器粗码盘、精码盘的输出信号分别连接至旋变数字转换器A、旋变数字转换器B。

电源管理单元与通讯接口电路、FPGA单元、模拟电路单元中的有源晶振、旋转数字转换器和激励信号缓冲单元连接。

所述FPGA选用EP3C25E144I7N或同系列，旋变数字转换器选用AD2S1210或同系列，运算放大器选用AD8397，电源转换芯片选用开关型集成稳压芯片LM2596－5，集成三路电源管理IC TPS75003。

所述旋变数字转换器由电源管理单元输出的+5V和3.3V供电。

所述的旋变数字转换器的参考点电压信号与激励缓冲单元连接，激励信号缓冲单元由运算放大器AD8397组成，运算放大器的输出端连接旋转变压器的激励信号输入端，运算放大器负输入端通过电阻连接运放的输出端，旋变数字转换器输出的激励信号通过电阻连接运算放大器的正输入端，同时运算放大器的正、负输入端通过电阻连接地，旋变数字转换器输出的参考电压信号通过电阻连接运算放大器正、负输入端，其中运算放大器为单端+12V供电，运算放大器的作用是调节激励信号幅值，电阻值根据旋转变压器需要的激励信号幅值大小而定。

所述双通道旋转变压器为多极旋转变压器。

所述电源管理单元由电源滤波、开关型集成稳压芯片，集成三路电源管理IC组成，电源管理单元的输入12Vin来自于系统外部供电，经过电源滤波后既要给激励缓冲单元供电，又要给开关型集成稳压芯片LM2596-5输入端，开关型集成稳压芯片LM2596-5输出+5V，既要给旋变数字转换器模拟端和数字端供电，又要给集成三路电源管理IC TPS75003输入端，集成三路电源管理IC TPS75003输出+3.3V、+2.5V、+1.2V给FPGA供电，+3.3V给旋变数字转换器的逻辑端、有源晶振和通讯接口电路供电。

所述通讯接口电路输入端连接FPGA单元，输出端与上位机相连，通讯接口为RS422或者RS232，接口芯片为MAX3490或者MAX3232。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出了一种结构简单、解码速度快、性能稳定、实用性强，能够提高角位置伺服控制系统的控制精度的一种双通道旋转变压器轴角解码电路，综合应用模拟、数字电子技术，完成了双通道旋转变压器粗、精码盘的数据组合，实现了双通道旋转变压器轴角解码。本实用新型的有益效果是，只用单片FPGA完成了旋变数字转换器的控制、粗精通道数据的组合和转换、对外的数据传输，配置灵活，实用性强，角位置信号精度高等功能，从而提高了角位置伺服控制系统的控制精度。

以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。