一种磁阻式旋转变压器的信号处理设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种信号处理设备，尤其涉及一种磁阻式旋转变压器的信号处理设备。
【背景技术】
[0002]旋转变压器是一种稳定而高效的传感器，经常内置于伺服电机尾部，作为位置与速度传感器；电动汽车中驱动用电动机和发电机的位置传感、电动助力方向盘电机的位置及速度传感、燃气阀角度测量、真空室传送器角度位置测量等等，都是采用旋转变压器。
[0003]磁阻式旋转变压器的励磁绕组和输出绕组放在同一套定子槽内，固定不动。但励磁绕组和输出绕组的形式不一样。两相绕组的输出信号，随转角作正弦变化、彼此相差90°电角度。与有刷旋转变压器、环形变压器型的旋转变压器相比，磁阻式旋转变压器的可靠性、工艺性、结构性、成本、长度尺寸小都是最好的，因而得到广泛的应用。但也会因为下列因素产生输出信号偏差:安装偏差造成定子与转子偏心;转子铁芯形状或材质不均匀;磁滞或饱和;机械径向力影响；电磁干扰;有限的绕组数量;齿槽效应;温度变化。因此精度比其它两种旋转变压器低。
[0004]把因为安装偏差、制造偏差、材料不均匀、径向力、绕组数量、齿槽效应等固有因素而产生的旋转变压器信号偏差叫系统性偏差;把因为磁滞或饱和、点菜干扰、温度变化等引起的旋转变压器不确定性的信号偏差叫随机性偏差。对系统偏差进行纠正，对随机性偏差进行实时补偿，提高磁阻式旋转变压器的输出信号的精度是扩大使用的关键。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提出了一种磁阻式旋转变压器的信号处理设备，其用来处理磁阻式旋转变压器的输出信号，提高磁阻式旋转变压器的角度精度和速度精度。
[0006]本实用新型采用以下技术方案实现:一种磁阻式旋转变压器的信号处理设备，其包括两个A/D转换电路、振荡器、同步检波电路、移位增益相位补偿电路、系统角度误差校正电路;两个A/D转换电路的一端分别连接磁阻式旋转变压器的两个输出绕组，两个A/D转换电路的另一端分别连接同步检波电路的两个信号输入端;振荡器输出方波信号的一端连接磁阻式旋转变压器的励磁绕组、两个A/D转换电路，振荡器输出恢复载波信号s i gn的一端连接同步检波电路的控制端；同步检波电路的两个输出端分别连接移位增益相位补偿电路的两个输入端，移位增益相位补偿电路的输出端连接该系统角度误差校正电路。
[0007]作为上述方案的进一步改进，两个A/D转换电路、振荡器、同步检波电路、移位增益相位补偿电路、系统角度误差校正电路设置为一个PCBA，且振荡器、同步检波电路、移位增益相位补偿电路、系统角度误差校正电路采用一个FPGA实现。
[0008]进一步地，两个A/D转换电路也采用FPGA实现。
[0009]作为上述方案的进一步改进，该信号处理设备还包括两个过采样电路;两个过采样电路电性连接在两个A/D转换电路与同步检波电路之间。
[0010]进一步地，两个A/D转换电路、两个过采样电路、振荡器、同步检波电路、移位增益相位补偿电路、系统角度误差校正电路设置为一个PCBA，且振荡器、两个过采样电路、同步检波电路、移位增益相位补偿电路、系统角度误差校正电路采用一个FPGA实现。
[0011]作为上述方案的进一步改进，该信号处理设备还包括两个低通滤波器，两个低通滤波器分别电性连接在两个输出绕组与相应的A/D转换电路之间。
[0012]进一步地，低通滤波器为全差分抗混叠滤波器。
[0013]作为上述方案的进一步改进，同步检波电路为乘积型同步检波电路。
[0014]作为上述方案的进一步改进，移位增益相位补偿电路包括补偿主电路、补偿量计算电路、坐标转换电路、乘法器一;补偿主电路的一端连接同步检波电路，补偿主电路的另一端连接坐标转换电路;坐标转换电路的输出经由补偿量计算电路反馈至补偿主电路，补偿量计算电路的输出还对坐标转换电路的输出进行负反馈。
[0015]作为上述方案的进一步改进，该系统角度误差校正电路包括机械角计算电路、系统角度误差补偿量计算电路、速度计算电路;机械角计算电路的一端连接移位增益相位补偿电路，机械角计算电路的另一端连接系统角度误差补偿量计算电路，且机械角计算电路的另一端通过角度误差补偿量计算电路的输出负反馈后连接速度计算电路的一端，速度计算电路的另一端连接系统角度误差补偿量计算电路。
[0016]本实用新型通过对系统偏差的纠正，对随机性偏差的实时补偿，提高磁阻式旋转变压器的输出信号的精度，即提高了磁阻式旋转变压器的角度精度和速度精度。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的磁阻式旋转变压器的信号处理设备的结构示意图。
[0018]图2是图1中磁阻式旋转变压器的其中一个输出信号与采用时间点的关系示意图。
[0019]图3是图1中信号处理设备的信号转换及过采样的电路示意图，其对磁阻式旋转变压器的输出信号作前期处理。
[0020]图4是图1中信号处理设备的同步检波与偏移、增益、相位自适应的电路示意图，其对磁阻式旋转变压器的输出信号作随机性偏差处理。
[0021]图5是图4中信号处理设备的坐标转换电路针对电角度的区分示意图。
[0022]图6是图1中信号处理设备的后部电路示意图，其对磁阻式旋转变压器的输出信号作随机性偏差处理。
[0023]图7是图1中信号处理设备的第I种硬件实现电路。
[0024]图8是图1中信号处理设备的第2种硬件实现电路。
[0025]图9是图1中信号处理设备的第3种硬件实现电路。
[0026]图10是图1中彳目号处理设备的第4种硬件实现电路。
【具体实施方式】
[0027]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0028]请参阅图1，磁阻式旋转变压器3包括两个输出绕组9、一个励磁绕组8。两个输出绕组9有两对输出信号，在本实施例中指差分的轨迹信号，这两对输出信号经过本实用新型的信号处理设备处理后输出具有较佳精度的角度th和角速度ω。
[0029]本实用新型的信号处理设备包括两个低通滤波器4、两个信号A/D转换电路5、两个过采样电路6、一个信号处理电路。两个低通滤波器4、两个信号A/D转换电路5、两个过采样电路6分别对应，以实现分别对该两对输出信号的前期处理。两个低通滤波器4分别电性连接在两个输出绕组9与相应的A/D转换电路5之间。两个低通滤波器4分别对该两对输出信号进行低通滤波，分别再传送至两个A/D转换电路5以转换为两对数字信号。低通滤波器4可为全差分抗混叠滤波器。两对数字信号分别经过两个过采样电路6输出轨迹信号sinal A与轨迹信号sinal B，两个轨迹信号经该信号处理电路处理后输出角度th和角速度ω。
[0030]如图2所示，两个过采样电路6是用于提高整个系统的分辨率，图2中的曲线I为磁阻式旋转变压器3的其中一个输出信号，线条区域II为过采样点。
[0031]请结合图3，磁阻式旋转变压器3的两对输出信号sin/COS，依次分别经两个低通滤波器4、两个A/D转换器5(比如12bit)、两个过采样电路6(以提高分辨率，比如增加线计数3bit)。磁阻式旋转变压器3的两对输出信号处理过程:首先使用A/D转换器5将接收相应输出绕组9的输出信号转换为数字值，此处的分辨率越高，得到磁阻角分辨率越好;然后使用快速、多次扫描的过采样技术，显著地提高信号的分辨率。
[0032]该信号处理电路包括高稳定度振荡器7、同步检波电路10、移位增益相位补偿电路
12、系统角度误差校正电路。本实用新型的设计需要轨迹信号sinal A与轨迹信号sinal B完全同步。但是，对于过采样电路6使用的芯片，比如FPGA，其时钟是异步运行的。因此，本实用新型设计振荡器7(数字_PLL)来确保所有信号都同步于规定的抖动。
[0033]振荡器7接收一个中断请求信号IRQ，生成一个恢复载波信号sign、一个带有可调节相位位置的方波信号。该方波信号一方面传入磁阻式旋转变压器3的励磁绕组8，另一方面传入信号A/D转换电路5，再一方面传入过米样电路6，该方波信号使振荡器7确保该两对输出信号都同步于规定的抖动