车用磁阻式旋变解码器及其校正算法研究

旋变数字转换器常见问题解答

旋变数字转换器常见问题解答 编写人CAST (HM) 版本号V1.0_Draft ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 本报告为Analog Devices Inc. (ADI) 中国技术支持中心专用，ADI可以随时修改本报告而不用通知任何使用本报告的人员。 如有任何问题请与china.support@https://www.sodocs.net/doc/465383531.html,联系。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

目录 1 ADI公司旋变数字转换器产品概述 (2) 2 RDC原理和主要参数指标 (4) 2.1 旋转变压器 (4) 2.2 RDC的原理 (6) 2.3 RDC的绝对位置和速度输出 (7) 3 应用中的常见问题 (8) 3.1 RDC接口的相关问题 (8) 3.1.1 AD2S12xx系列集成励磁信号的RDC，如何提高励磁驱动能力 (8) 3.1.2 对于旋变的输出，也就是RDC的正余弦输入信号，应如何保护以确保系统精度 (9) 3.2 RDC性能相关的问题 (10) 3.2.1 AD2S12xx系列的串行时钟频率最高为多少 (10) 3.2.2 外部时钟是如何影响跟踪速率的 (10) 3.2.3 AD2S8x系列RDC的数字端口的逻辑电平是多少 (10) 3.2.4 RDC产品的一些相关指标参数的来源 (10) 3.3 RDC调试和应用中的相关问题 (11) 3.3.1 RDC上电和控制时序方面有哪些注意点 (11) 3.3.2 ADI的RDC是否适用于较低转速的应用 (12) 3.3.3 如果手头没有旋变或电机，我们能不能测试或验证RDC的功能 (12) 3.3.4 测量时如何降低外部噪声干扰 (12) 3.3.5 使用RDC中的故障检测指示需要注意的问题 (12) 3.3.6 如果旋变不是单极的，应如何应用RDC实现正确转换 (13) 3.3.7 能否实现两片RDC同步输出励磁信号 (13) 3.3.8 多旋变系统中，用多路器切换旋变需要注意些什么 (13) 3.3.9 如果系统中已有参考激励，则应该用什么型号的RDC，AD2S12xx系列是否合适... (13) 3.3.10 ADI有没有完整的伺服电机控制系统的解决方案 (14) 3.3.11 如果是高电压激励信号（如100V），有什么解决方案 (14) 3.3.12 AD2S8x系列RDC输出时的控制信号INHIBIT、ENABLE和BYTE SELECT应如 何使用 (14)

旋转变压器与编码器的区别

从原理上讲，旋转变压器是采用电磁感应原理工作，随着旋转变压器的转子和定子角位置不同，输出信号可以实现对输入正弦载波信号的相位变换和幅值调制，最终由专用的信号处理电路或者某些具备一定功能接口的DSP和单片机，根据输出信号的幅值和相位与正弦载波信号的关系，解析出转子和定子间的角位置关系。 旋转变压器有单对极和多对极之分，n对极的又被习惯地称为n倍速。在一个极对的角度范围内（单对极就是一整圈），旋转变压器信号经处理后的结果一般都具有反映绝对位置的特性，即可反映当前角位置是处于0～360度（电角度）中的多少度上。目前商用分辨率可以做到2的12次方以上，直至2的16次方，再高就比较困难了。 典型的旋转变压器本体由硅钢片和漆包线构成，不包含任何电子元件，因而抗震能力和温度特性极佳，因而其抗恶劣环境的工作能力远胜于普通旋转编码器，在军工产品中具有广泛应用。 典型的旋转编码器采用光栅原理，用光电方法进行角位置检测，又可分为增量式和绝对式等类型. 旋转变压器 简称旋变,是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。 按励磁方式分，多摩川旋转变压器分BRT和BRX两种，BRT是单相励磁两相输出；BRX是双相励磁单相输出。用户往往选择BRT型的旋变，因为它易于解码。 有增量型和绝对型 增量型只是测角位移(间接为角速度)增量,以前一时刻为基点.而绝对型测从开始工作后角位移量. 增量型测小角度准,大角度有累积误差 绝对型测小角度相对不准,但大角度无累积误差 说简单点的编码器更精确采用的是脉冲计数旋转变压器就不是脉冲技术而是模拟量反馈 据我所知区别如下：1、编码器多是方波输出的，旋变是正余弦的，通过芯片解算出相位差。2、旋变的转速比较高，可以达到上万转，编码器就没那么高了。 3、旋变的应用环境温度是-55到+155，编码器是-10到+70。 4、旋变一般是增量的。根本区别在于：数字信号和模拟正弦或余弦信号的的区别。resolver 有2组信号，可以分别处理成增量信号和绝对值型号。今后会越来越多地得到推广使用。

旋转变压器原理及其在自动控制中的应用

旋转变压器原理及其在自动控制中的应用.txt婚姻是键盘，太多秩序和规则；爱情是鼠标，一点就通。男人自比主机，内存最重要；女人好似显示器，一切都看得出来。旋转变压器原理及其在自动控制中的应用 摘要：介绍旋转变压器（简称旋变）分类、结构特点、工作原理和解码方法，以及在各行各业中的应用，还有与其相关的工业设备（SMARTCAM）的应用特点。 关键词：旋转变压器，SMARTCODER，SMARTCAM 旋转变压器 简称旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输，也可以作为两相移相器用在角度--数字转换装置中。 按输出电压与转子转角间的函数关系，主要分三大类旋转变压器： 1.正--余弦旋转变压器----其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。 2.线性旋转变压器----其输出电压与转子转角成线性函数关系。线性旋转变压器 按转子结构又分成隐极式和凸极式两种。 3.比例式旋转变压器----其输出电压与转角成比例关系。 结构说明 由于我公司只销售日本多摩川公司的正余弦旋转变压器，所以在此介绍的旋转变压器皆为正余弦型的。 旋变由转子和定子绕组构成，并且两者相互独立，初级和次极线圈都绕在定子上，转子由两组相差90度线圈组成，采用无刷设计，如图1所示。 转子绕组定子绕组 图1 图2是旋转变压器电气示意图。 ER1-R2 励磁电压

Ve ES2-S4 图2 旋变的输入输出电压之间的具体函数关系如下所示： 设转子转动角度为θ，初级线圈电压（即励磁电压）: ER1-R2=E*Sin2πft f:励磁频率， E：信号幅度 那么输出电压ES1-S3=K*E*Sin2πft*Cosθ; ES2-S4=K*E*Sin2πft*Sinθ K：传输比，θ：转子偏离原点的角度 令θ=ωt，即转子做匀速运动，那么其输出信号的函数曲线可表示为图3所示， 图中信号频率为f，即励磁信号频率，最大幅度为E，包络信号为Sinωt和Cosωt，解码器就是通过检测这两组输出信号获取旋变位置信息的。 不难看出，励磁频率越高，旋变解码精度也就越高，而励磁电压幅度则对解码没有很明显的影响。只需达到一定的电压数值即可, 一般来讲3V~120%额定电压。 （旋变转子旋转角度） 电气角 图3 解码 日本多摩川公司推出了自己的多款解码芯片，其原理都基本相同，如图4所示，解码芯片原理框图中如果图中Vsr=0, 那么θm=θrd. 即可解码出转子转角。 乘法器 SIN COS D/A θrd 相敏解 调器 积分器 压控振 荡器 VSR=kE1sinωt*sin(θm-θrd) 1相励磁，两相出力

6_旋变反馈和R_D转换

旋转变压器反馈和 R/D 转换器 1. 旋转变压器 旋转变压器（简称旋变）由定子铁心，转子铁心，励磁绕组，正弦绕组，和余弦绕组组成。旋变有有刷旋变和无刷旋变两种结构形式。有刷旋变的定子铁心装有磁轴互相垂直的正弦绕组和余弦绕组，转子铁心装有励磁绕组，励磁绕组的接线通过导电环和电刷引出。转子在零位时（θ=0），励磁绕组的磁轴与的磁轴重合而与正弦绕组的磁轴垂直，余弦绕组输出电压V2最大，等于励磁电压V 乘变比K ，而正弦绕组输出电压V1为0。当旋变的转子转动时（θ≠0），正/余弦绕组输出电压的关系如下： V1 V V2 励磁绕组:加励磁电压 V = E 0 Sin ωt 正弦绕组: V1 = KV Sin θ 余弦绕组: V2 = KV Cos θ 金线系列电机安装的旋变为无刷旋变，结构如下： 励磁绕组 环形变压器次级绕组 在上图中，无刷旋变的左侧是环形变压器：旋变的励磁绕组作为环形变压器的原级绕组装在定子磁环上，次级绕组装在转子磁环上。 无刷旋变的右侧是旋转变压器：励磁绕组装在转子铁心上，正/余弦绕组装在定子铁心上。装在转子铁心上的励磁绕组与装在转子磁环上的环形变压器次级绕组连接。 当将励磁电压加在定子的励磁绕组上时，环形变压器次级绕组感应出的电动势加在转子铁心上的励磁绕组上，使旋转变压器获得励磁而工作。

Kollmorgen公司要求的旋变的规格为： 2.R/D转换器 旋变正/余弦绕组的输出信号虽然与转子的位置θ有关，但它们是模拟量信号，无法在数字系统中应用，必须用R/D转换器将它们转换为数字位置信号才能使用。CD2系列驱动器采用的是硬件R/D转换器－R/D转换芯片，CD5系列、S600/S300系列驱动器采用的是软件R/D 转换器，分别介绍如下： （1）硬件R/D转换器的工作原理 硬件R/D转换器的原理框图如图1所示： 图1 硬件R/D转换器的原理框图 硬件R/D转换器是一块芯片，内部由隔离变压器，高速数字正/余弦乘法器，误差放大器相器，频率成形器（积分器），压控振荡器VCO和±1计数器组成。R/D转换器的工作原理如下：假设±1计数器的当前状态字为Φ，由高速Sin / Cos数字乘法器完成下面的计算：V1 CosΦ = KE0 Sinωt Sinθ CosΦ V2 SinΦ = KE0 Sinωt Cosθ SinΦ 在误差放大器中完成减法运算： V1 CosΦ-V2 SinΦ= KE0 Sinωt（SinθCosΦ-CosθSinΦ） = KE0 SinωtSin（θ-Φ）

伺服电机旋转编码器旋变安装

伺服电机旋转编码器安装 一．伺服电机转子反馈的检测相位与转子磁极相位的对齐方式 1.永磁交流伺服电机的编码器相位为何要与转子磁极相位对齐 其唯一目的就是要达成矢量控制的目标，使d轴励磁分量和q轴出力分量解耦，令永磁交流伺服电机定子绕组产生的电磁场始终正交于转子永磁场，从而获得最佳的出力效果，即“类直流特性”，这种控制方法也被称为磁场定向控制（FOC），达成FOC控制目标的外在表现就是永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致，如下图所示： 图1 因此反推可知，只要想办法令永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致，就可以达成FOC控制目标，使永磁交流伺服电机的初级电磁场与磁极永磁场正交，即波形间互差90度电角度，如下图所示： 图2 如何想办法使永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致呢？由图1可知，只要能够随时检测到正弦型反电势波形的电角度相位，然后就可以相对容易地根据电角度相位生成与反电势波形一致的正弦型相电流波形了。 在此需要明示的是，永磁交流伺服电机的所谓电角度就是a相（U相）相反电势波形的正弦（Sin）相位，因此相位对齐就可以转化为编码器相位与反电势波形相位的对齐关系；另一方面，电角度也是转子坐标系的d轴（直轴）与定子坐标系的a轴（U轴）或α轴之间的夹角，这一点有助于图形化分析。 在实际操作中，欧美厂商习惯于采用给电机的绕组通以小于额定电流的直流电流使电机转子定向的方法来对齐编码器和转子磁极的相位。当电机的绕组通入小于额定电流的直流电流时，在无外力条件下，初级电磁场与磁极永磁场相互作用，会相互吸引并定位至互差0度相位的平衡位置上，如下图所示：

旋转变压器基础知识

旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输，也可以作为两相移相器用在角度--数字转换装置中。 按输出电压与转子转角间的函数关系，我所目前主要生产以下三大类旋转变压器： 1. 正--余弦旋转变压器（XZ ）----其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。 2. 线性旋转变压器（XX ）、（XDX ）----其输出电压与转子转角成线性函数关系。 线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种，前者（XX ）实际上也是正--余弦旋转变压器，不同的是采用了特定的变比和接线方式。后者（XDX ）称单绕组线性旋转变压器。 3. 比例式旋转变压器（XL ）----其输出电压与转角成比例关系。 二、 旋转变压器的工作原理 由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子(旋转一周)之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律，因此，当激磁电压加到定子绕组时，通过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。图4－3为两极旋转变压器电气工作原理图。图中Z 为阻抗。设加在定子绕组的激磁电压为 sin ω=- S m V V t （4—1） 图 4-3 两极旋转变压器 根据电磁学原理，转子绕组12B B 中的感应电势则为 sin sin sin θθω== （4－2）B s m V KV KV t （4—2） 式中K ——旋转变压器的变化；—的幅值m s V V ； θ——转子的转角，当转子和定子的磁轴垂直时，θ=0。如果转子 安装在机床丝杠上，定子安装在机床底座上，则θ角代表的是丝杠转过 的角度，它间接反映了机床工作台的位移。 由式(4－2)可知，转子绕组中的感应电势 B V 为以角速度ω随时间t 变化的交变电压信号。 其幅值sin θm KV 随转子和定子的相对角位移θ以正弦函数变化。因此，只要测量出转子绕组中的感应电势的幅值，便可间接地得到转子相对于定子的位置，即θ角的大小。 以上是两极绕组式旋转变压器的基本工作原理，在实际应用中，考虑到使用的方便性和检测精度等因素，常采用四极绕组式旋转变压器。这种结构形式的旋转变压器可分为鉴相式和鉴幅式两种工作方式。 1 鉴相式工作方式是一种根据旋转变压器转子绕组中感应电势的相位来确定被测位移大小的检测方式。如图4-4所示，定子绕组和转子绕组均由两个匝数相等互相垂直的绕组组成。图中12S S 为定子主绕组，12 K K 为定子辅助绕组。当12S S 和12K K 中分别通以交变激磁电压时 s m V V cos (43);V V sin (44)ωω--＝ ＝ t t （4—3） s m (43);V V sin (44)ω-- ＝ t t （4—4） 根据线性叠加原理，可在转子绕组12B B 中得到感应电势B V ，其值为激磁电压s V 和k V 在12B B 中产生 感应电势BS V 和BK V 之和，即

精密旋变数字转换器测量角位置和速度

精密旋变数字转换器测量角位置和速度 作者：Jakub Szymczak、Shane O’Meara、Johnny S. Gealon和Christopher Nelson De La Rama 简介 旋变器和机电传感器可用来精确测量角位置，以可变耦合变压器的方式工作，其初级绕组和两个次级绕组之间的磁耦合量根据旋转部件（转子）位置而改变；转子通常安装在电机轴上。旋变器可部署在工业电机控制、伺服器、机器人、混合动力和全电动汽车中的动力系统单元以及要求提供精确轴旋转的其他许多应用中。旋变器在这些应用中可以长期耐受严苛条件，是恶劣环境下军用系统的完美选择。 标准旋变器的初级绕组位于转子上，两个次级绕组位于定子上。而另一方面，可变磁阻旋变器的转子上无绕组，其初级和次级绕组均在定子上，但转子的凸极（裸露极点）将次级正弦变化耦合至角位置。图1显示经典和可变磁阻旋变器。 图1. 经典旋变器与可变磁阻旋变器 如等式1所示，当正弦信号激励初级绕组R1 – R2时，在次级绕组上会产生一个感应信号。耦合至次级绕组的信号大小与相对于定子的转子位置成函数关系，其衰减系数称为旋变器转换比。由于次级绕组机械错位90°，两路正弦输出信号彼此间的相位相差90°。旋变器输入和输出电压之间的关系如等式2和等式3所示。等式2为正弦信号，等式3为余弦信号。 (1) (2) (3) 其中，θ是轴角，ω是激励信号频率，E0是激励信号幅度，T 是旋变器转换比。 两路输出信号由轴角的正弦和余弦信号调制。激励信号以及正弦和余弦输出信号的图示如图2所示。正弦信号在90°和270°时具有最大幅度，余弦信号在0°和180°时具有最大幅度。 图2. 旋变器电气信号示意图 旋变器传感器有一组独特的参数，在设计时应予以考虑。最重要的电气参数以及相关的典型规格汇总在表1中。 表1. 旋变器关键参数 电气参数典型范围单位说明 输入电压3–7 V rms 建议施加在旋变器初级绕组R1 – R2的激励信号幅度 输入频率50–20,000 Hz 建议施加在旋变器初级绕组R1 – R2的激励信号频率 转换比0.2–1.0 V/V 初级和次级绕组信号幅度比 输入阻抗100–500 ?旋变器输入阻抗 相移±25 度施加在初级绕组(R1 – R2)上的激励信号和次级绕组(S3 – S1, S2 – S4)上的正弦/余弦信号之间的相移 极点对1–3 每次机械旋转的电气旋转数

数字转换器

数字—模拟转换器（DAC ）原理研究 一．内容描述： D/A 转换器通常是把加权值与二进制码的各比特相对应的电压或者电流，按二进制码进行相加，从而得到模拟信号的方法。产生加权电压和电流的方法有使用负载电阻的方法和使用梯形电阻网络的方法。 二，原理描述 本次实验主要以三位转换器为主要的研究对象。先对其原理进行分析，如下 图所示为建立的电路图： 建立的仿真电路图： 假设输入的数字为D 2D 1D 0=001，即D 0=1时，此时只有一个开关接至电压源，其他的均接地，T 型电阻网络的等效电路： 2 2122 V 0 k Ω1k Ω 1k Ω 2k Ω 2k Ω2k Ω 2k Ω 2V s V s V s

根据戴维南等效电路，每等效一次电压源的值都缩小为原来的一半。下图为其等效电路图的演化过程： =》 =》 由于输出端开路则V0= 32 3 2s V ，同理当输入数字分别为010，100时即D 1， D 2分别单独

接至参考电压源V s ，根据上述方法，可求得D/A 转换器的输出电压分别为 V 0= 32?22s V , V 0=32?2 Vs ,对于任意输入的数字信号D 2D 1D 0， 根据叠加定理，可求得D/A 转换器的输出电压为：V 0= D 0?32?32s V + D 1?32?2 2s V ,+ D 2?32?2 Vs = 32?32 1 ?V D D D )222(001122++s 三 进行仿真实验： 1. 下图为建立的仿真电路图。 首先手动观察V0的值的变化：Di=1:开关接Vs Di=0:开关接地 进行仿真实验得到的结果建立表格得： 二进制数 000 100 101 010 011 001 110 111 电压值（v ） 0 1.0 5.0 2.0 6.0 4.0 3.0 7.0 输出矩形波时的仿真电路图：

传感器原理与应用习题_第5章磁电式传感器

第5章 磁电式传感器习题集与部分参考答案 5-1 阐明磁电式振动速度传感器的工作原理，并说明引起其输出特性非线性的原因。 5-2 试述相对式磁电测振传感器的工作原理和工作频率范围。 5-3 试分析绝对式磁电测振传感器的工作频率范围。如果要扩展其测量频率范围的下限应采取什么措施；若要提高其上限又可采取什么措施？ 5-4 对永久磁铁为什么要进行交流稳磁处理？说明其原理。 5-5 为什么磁电式传感器要考虑温度误差？用什么方法可减小温度误差？ 5-6 已知某磁电式振动速度传感器线圈组件（动圈）的尺寸如图P5-1所示：D1=18mm ，D2=22mm ，L=39mm ，工作气隙宽Lg=10mm ，线圈总匝数为15000匝。若气隙磁感应强度为0.5515T ，求传感器的灵敏度。 5-6 解：已知D1=18mm ，D2=22mm ，L=39mm ，Lg=10mm ，W=15000匝，Bg=0.5515T 工作气隙的线圈匝数Wg=（总匝数W/线圈长度L ）*气隙长度Lg g g W l B K 0=，2)(210D D l +=π 5-7 某磁电式传感器固有频率为10Hz ，运动部件（质量块）重力为2.08N ，气隙磁感应强度B g =1T ，工作气隙宽度为t g =4mm ，阻尼杯平均直径D CP =20mm ，厚度t=1mm ，材料电阻率m mm /1074.128?Ω?=-ρ。试求相对阻尼系数ξ=？若欲使ξ=0.6，问阻尼杯璧厚t 应取多大？ 5-8 某厂试制一磁电式传感器，测得弹簧总刚度为18000N/m ，固有频率60Hz ，阻尼杯厚度为1.2mm 时，相对阻尼系数ξ=0.4。今欲改善其性能，使固有频率降低为20Hz ，相对阻尼系数ξ=0.6，问弹簧总刚度和阻尼杯厚度应取多大？ 5-9 已知惯性式磁电速度传感器的相对阻尼系数ξ=2/ 1，传感器-3dB 的下限频率为16Hz ，试求传感器的自振频率值。 5-10 已知磁电式速度传感器的相对阻尼系数ξ=0.6，求振幅误差小于2%测试时的n ωω/范围。

变磁阻式传感器习题

第3章 变磁阻式传感器 3.1何谓变磁阻式传感器？常用来测量哪些参数？ 答：变磁阻式传感器是一种利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感（自感或互感）变化来检测非电量的机电转换装置。常用量检测位移、振动、力、应变、流量、密度等物理量。 3.2说明差动自感式传感器产生零位电压的原因。 答：差动自感式传感器的铁芯处于中间位置时，电桥输出理论上应为零，但实际上总存在零位不平衡输出（零位电压），造成零位误差。零位电压包含有基波和高次谐波。产生基波分量的主要原因是传感器两线圈的电气参数和几何尺寸的不对称，以及构成电桥另外两臂的电气参数不一致。造成高次谐波分量的主要原因是磁性材料磁化曲线的非线性。 3.3在电感式传感器测量电路中常使用相敏检波电路，其作用是什么？说明相敏检波电路的原理。 答：相敏检波电路是常用的判别电路，用来判别衔铁位移的方向。 如上图所示，1Z 、2Z 为传感器两线圈的阻抗，34Z Z =构成另两个桥臂，U 为供桥电压，0U 为输出。当衔铁处于中间位置时，12Z Z Z ==，电桥平衡，00U =。若衔铁上移，1Z 增大，2Z 减小。如供桥电压为正半周，即A 点电位高于B 点，二极管1D 、4D 导通，2D 、3D 截止。在A E C B ---支路中C 点电位由于1Z 增大而降低；在A F D B ---支路中，D 点电位由于2Z 减小而增高。因此 D 点电位高于C 点，输出信号为正。如供桥电压为负半周，B 点电位高于A 点，二极管2D 、3D 导通，1D 、4D 截止。在B C F A ---支路中，C 点电位由于Z 2

减小而比平衡时降低；在B D E A ---支路中，D 点电位则因Z 1增大而比平衡时增高。因此D 点电位仍高于C 点，输出信号仍为正。同理可以证明，衔铁下移时输出信号总为负。于是，输出信号的正负代表了衔铁位移的方向。 3.4说明电涡流式传感器的基本结构、工作原理和主要特点。电涡流式传感器的基本特性有哪些？ 答：在传感器线圈中通以交变电流1I ，线圈周围就产生一个交变磁场1H 。若被测导体置于该磁场范围内，导体内便产生电涡流2I 。2I 也将产生一个新磁场2H ，2H 与1H 方向相反，削弱原磁场1H ，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化。这些参数的变化与导体的几何形状、电导率、磁导率、线圈的几何参数、电流的频率以及线圈到被测导体间的距离有关。如果控制上述参数中一个参数改变，余者皆不变，就能构成测量该参数的传感器。 电涡流传感器的主要优点是结构简单，灵敏度高，频响范围大，不受灰尘油污等介质的影响进行非接触测量；主要缺点是测量范围有限，仅适用于近距离测试，非线性，精度不高，体积大、功耗高。 因为金属存在趋肤效应，电涡流只存在于金属导体的表面薄层内，实际上涡流的分布是不均匀的。涡流区内各处的涡流密度不同，存在径向分布和轴向分布。所以电涡流传感器的检测范围与传感器的尺寸（线圈直径）有关。 3.5试证明下图(a )所示之U 型差动变压器的输出特性为图(b )所示的V 形特性。设一次线圈匝数N 11=N 12=N 1，二次线圈匝数N 21=N 22=N 2，忽略铁损、漏磁及电感线圈的铜损，并设负载电阻为无穷大。

用于AD2S1210旋变数字参考信号输出的高电流驱动器

用于AD2S1210旋变数字参考信号输出的高电流驱动器 ADI 时间:2011年06月17日 字体: 大中小 关键词:数字转换器驱动器振荡器运算放大器电路 ADI 电路功能与优势 旋变数字转换器(RDC)广泛用于汽车和工业应用中，用来提供电机轴位置/速度反馈信息。 AD2S1210是一款完整的10位至16位分辨率RDC，片内集成可编程正弦波振荡器，为旋变器提供激励。由于工作环境恶劣，AD2S1210（C级和D级）的额定温度范围为?40°C至+125°C的扩展工业温度范围。 图1所示的高电流驱动器放大AD2S1210的参考振荡器输出并进行电平转换，从而优化与旋变器的接口。该驱动器是一个使用双通道、低噪声、精密运算放大器AD8662和分立互补发射极跟随器输出级的复合放大器。一个类似的驱动器级用于互补激励输出，从而提供一个全差分信号来驱动旋变器初级绕组。AD8662提供8引脚窄体SOIC和8引脚MSOP两种封装，额定温度范围均为?40°C至 +125°C的扩展工业温度范围。 图1. 用于AD2S1210 RDC参考信号输出的高电流缓冲器（原理示意图，未显示 去耦和所有连接）

RDC与旋转传感器配合使用，以便检测电机轴的位置和转速。在这种应用中，旋变器利用正弦波参考信号进行激励。初级绕组上的旋变器激励参考信号被转换为两个正弦差分输出信号：正弦和余弦。正弦和余弦信号的幅度取决于实际的旋变器位置、旋变器转换比和激励信号幅度。 RDC同步采样两个输入信号，以便向数字引擎（即所谓Type II跟踪环路）提供数字化数据。Type II跟踪环路负责计算位置和速度。典型应用电路如图2所示。

旋变位置解码系统的设计

旋变位置解码系统的设计 【摘要】基于旋转变压器及其解码芯片的原理与特点，采用AD2S1205解码芯片构建了旋变位置解码系统，并设计了相应的硬件电路、软件解码程序，搭建了旋变解码测试系统。实验结果表明，旋变位置解码电路设计合理，信号时序正确，能够输出稳定可靠的位置信号。 【关键词】旋转变压器；AD2S1205；位置信号 1.引言 随着永磁同步电机在工业、农业、航天等各领域的广泛应用，永磁同步电机在电动汽车驱动系统领域也得到同步发展。众所周知，永磁同步电机的稳定可靠运行，需要安装位置传感器来检测位置信号。因旋转变压器（简称旋变）通过与相应的解码芯片配合即可对电机转子位置进行检测，所以旋变作为较为可靠的绝对位置传感器被广泛采用。目前很多专家学者开始研究旋变位置解码系统[1-4]，随着旋变及其解码芯片技术的不断发展，旋变的可靠性更高，解码电路也更加紧凑。本文采用当前最新一代可变磁阻旋变和与之配合的解码芯片AD2S1205，设计了相应的旋变位置解码系统，并通过测试系统验证了系统的可靠性。 2.旋变工作原理 旋变的通常配置是初级绕组位于转子上，两个二次绕组位于定子上。本系统采用的可变磁阻旋变的转子上则不存在绕组，如图1所示，初级绕组和二次绕组均位于定子上，转子的这种特殊设计可使得次级耦合随着角位置变化而发生正弦变化。 图1 旋转变压器原理图 无论何种配置，旋变正弦绕组的输出电压是，余弦绕组的输出电压是，如（1）式和（2）式所示。其中：为轴角，为转子激励角频率，E0为转子激励幅度。 （1） （2） 可变磁阻旋变初级绕组采用交流基准源激励，两个次级绕组机械上交叉90°。定子二次绕组上耦合出的电压幅度是转子相对于定子角位置的函数，旋变输出信号如图2所示。 图2 旋变输出信号 转换器跟踪轴角的原理为，转换器产生输出角，然后反馈以与输入角相比较。

传感器答案(修正)重点

1-1衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。 2、回差――反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。 3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。 4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。 6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。 7、稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 9、静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。 1-2计算传感器线性度的方法，差别。 理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。 端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 “最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。这种方法的拟合精度最高。 最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。 1-3什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？ 静态特性表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。主要考虑其非线性与随机变化等因素。动态特性是反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性，研究其频率响应特性与阶跃响应特性，分析其动态误差。区分是为了在数学上分析方便。 Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。 1、结构、材料与参数的合理选择； 2、差动技术； 3、平均技术； 4、稳定性处理； 5、屏蔽、隔离与干扰抑制； 6、零示法、微差法与闭环技术； 7、补偿、校正与“有源化”； 8、集成化、智能化与信息融合。 2-1 金属应变计与半导体工作机理的异同？比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。 对于金属材料，电阻丝灵敏度系数表达式中1+2μ的值要比(d ρ/ρ)/ε大得多，d ρ/ρ=CdV/V 。金属丝材的应变电阻效应为ΔR/R=[(1+2μ)+C(1-2μ)] ε=Km ε。金属材料的电阻相对变化与其线应变成正比。压阻效应是指半导体材料，当某一轴向受外力作用时， 其电阻率ρ发生变化的现象。半导体材料的(d ρ/ρ)/ε项的值比1+2μ大得多,d ρ/ρ=πσ=πE ε。导电丝材的应变电阻效应为ΔR/R=Ko ε。对于金属材料，灵敏系数Ko=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)。前部分为受力后金属几何尺寸变化，一般μ≈0.3，因此（1+2μ）=1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。对于半导体材料，灵敏系数Ko=Ks=(1+2μ)+ πE 。前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致，而πE 》(1+2μ)，因此Ko=Ks=πE 。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。 2-3 简述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿办法。 电阻应变计的温度效应相对热输出为：εt=(ΔR/R)t/K=1/K αt Δt+(βs-βt)Δt 应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。在工作温度变化较大时，会产生温度误差。 补偿办法：1、温度自补偿法 （只能在选定的试件上使用） (1)单丝自补偿应变计 (2)双丝自补偿应变计 2、桥路补偿法 （1）双丝半桥式 （2）补偿块法 2-4 试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。 原因： 上式分母中含ΔRi/Ri ，是造成输出量的非线性因素。无论是输出电压还是电流，实际上都与ΔRi/Ri 呈非线性关系。 措施：(1) 差动电桥补偿法 : 差动电桥呈现相对臂“和”，相邻臂“差”的特征，通过应变计合理布片达到补偿目的。常用的有半桥差 动电路和全桥差动电路。(2) 恒流源补偿法：误差主要由于应变电阻ΔRi 的变化引起工作臂电流的变化所致。采用恒流源，可减小误差。 2-5 如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？ 用作传感器的应变计，有更高的要求，尤其非线性误差要小（<0.05％~0.1％F*S ），力学性能参数受环境温度影响小，并与弹性元件匹配。 3-1 比较差动式自感传感器和差动变压器在结构上及工作原理上的异同。 自感式传感器实质上是一个带气隙的铁芯线圈，由两单一式对称组成。铁芯气隙，磁路磁阻随衔铁变化而变化，引起线圈电感量的变化。互感式传感器是一种线圈互感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器。类似于变压器。互感式传感器为闭合磁路，初次级间的互感为常数；互感式传感器为开磁路，初、次级间的互感随衔铁移动而变，且两个次级绕组按差动方式工作。 3-4 变间隙式、变截面式和螺管式三种电感式传感器各适用什么场合？优缺点？ 电感式传感器主要用于测量位移和尺寸，以可以测量位移变化的其他参数，如力、张力、压力、力矩、压差、振动、应变、转矩、流量、密度等。三种传感器线性范围依次增大，灵敏度依次减少。 3-6 差动式电感传感器测量电路为什么经常采用相敏检波（或差动整流）电路？分析其原理 相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。原理：使高频调幅信号与高频载波信号相乘，经滤波后输出低频解调信号。 3-7 电感传感器产生零位电压的原因和减小零位电压的措施。 差动自感式传感器当衔铁位于中间位置时，电桥输出理论上应为零，但实际上总存在零位不平衡电压输出(零位电压)，造成零位误差。原因：零位电压包含基波和高次谐波。产生基波分量的原因：传感器两线圈的电气参数和几何尺寸的不对称，以及构成电桥另外两臂的电气参数不一致；产生高次谐波分量的原因：磁性材料磁化曲线的非线性。措施：1、合理选择磁性材料与激励电流；2、一般常用方法是采用补偿电路，其原理为： (1)串联电阻消除基波零位电压；(2)并联电阻消除高次谐波零位电压；(3)加并联电容消除基波正交分量或高次谐波分量。3、另一种有效的方法是采用外接测量电路来减小零位电压。如前述的相敏检波电路，它能有效地消除基波正交分量与偶次谐波分量，减小奇次谐波分量，使传感器零位电压减至极小。4、此外还可采用磁路调节机构(如可调端盖)保证磁路的对称性，来减小零位电压。 3-9 造成自感式传感器和差动变压器温度误差的原因及其减小措施。 原因：(1)材料的线膨胀系数引起零件尺寸的变化 (2)材料的电阻率温度系数引起线圈铜阻的变化 (3)磁性材料磁导率温度系数、绕组绝缘材料的介质温度系数和线圈几何尺寸变化引起线圈电感量及寄生电容的改变等造成。措施：其材料除满足磁性能要求外，还应注意线膨胀系数的大小与匹配。传感器采用陶瓷、聚砜、夹布胶木、弱磁不锈钢等材料作线圈骨架，或采用脱胎线圈。还可采取稳定激励电流的方法。 3-12 电涡流式传感器的原理应用。 应用：1.测位移 (课本86页)原理： 2.测厚度 3.测温度 4-1 电容式传感器可分为哪几类？各自的主要用途是什么？ 1、变极距型电容传感器：差动式比单极式灵敏度提高一倍，且非线性误差大为减小。由于结构上的对称性，它还能有效地补偿温度变化所造成的误差。由于变极距型的分辨力极高，可测小至0.01μm 的线位移，故在微位移检测中应用最广。 2、变面积型电容传感器：变面积型电容传感器与变极距型相比，其灵敏度较低。这种传感器的输出特性呈线性。因而其量程不受线性范围的限制，适合于测量较大的直线位移和角位移。在实际应用中，也采用差动式结构，以提高灵敏度。 3、变介质型电容传感器：可用于非导电散材物料的物位测量。可以用来测量纸张、绝缘薄膜等的厚度，也可用来测量粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体物质的湿度。 4-2 变极距型电容传感器产生非线性误差的原因及如何减小？ 当传感器的εr 和A 为常数，初始极距为δo ，可知其初始电容量Co 为： 当动极端板因被测量变化而向上移动使δo 减小Δδo 时，电容量增大ΔC 则有： 331241240123412341142R R R R R R R R U U R R R R R R R R ?????????????=-+-+++ ? ?????000/r C A εεδ=()()0000000//1/r C C A C εεδδδδ+?=-?=-?

电机光电编码器、旋转变压器接线方法

卷绕电机G1：所用为光电编码器 电机接线盒光码侧原装光码新光码柜内九针阴插头侧十五针 B1-------------------VCC--------红棕 4 第4 B2-------------------GND--------蓝白 5 2 B3-------------------A --------绿绿 3 1 B4-------------------A- --------棕黄 2 9 B5-------------------B --------灰灰 1 3 B6-------------------B- --------黑粉9 11 B7-------------------C --------粉蓝7 5 B8-------------------C- ---------白红 6 13 G2----G7 所用旋转变压器柜内九针阳插头 B1------------------------------------------------------------------------1 B2------------------------------------------------------------------------2 B3------------------------------------------------------------------------ 空 B4------------------------------------------------------------------------4 B5------------------------------------------------------------------------5 B6------------------------------------------------------------------------6 B7------------------------------------------------------------------------7 B8------------------------------------------------------------------------空 由于旋转变压器所用产品来自不同厂家，故接线颜色不一样，这里就不列出，但是B1，B2之间应该有20多欧电阻，B4，B5之间40多欧，B6，B7之间40多欧。 光码好坏检测方法：拍下急停，拉动卷绕电机皮带，屏幕上有车速显示则光码正常。 注：这里所谓的新光码是指从武汉同力机电有限公司购买的光码，到目前为止，从武汉同力机电购买的光码都是黑色ELCO EB58P14R-H4PR-2048，以后若有变更，请以光码标签上的颜色定义为准！

编码器、旋转变压器应用特点和接口方法

摘要：本文简要介绍编码器、旋转变压器应用特点和接口方法，其中重点介绍产品通信协议和硬件接口电路以及专用的接收芯片AU5561应用方法。 编码器发展历史 早期的编码器主要是旋转变压器，旋转变压器IP值高，能在一些比较恶劣的环境条件下工作，虽然因为对电磁干扰敏感以及解码复杂等缺点而逐渐退出，但是时至今日，仍然有其特有的价值，比如作为混合动力汽车的速度反馈，几乎是不可代替的，此外在环境恶劣的钢铁行业、水利水电行业，旋转变压器因为其防护等级高同样获得了广泛的应用。随着半导体技术的发展，后来便有霍尔传感器和光电编码器，霍尔传感器精度不高但价格便宜，而且不能耐高温，只适合用在一些低端场合，光电编码器正是由于克服了前面两种编码器的缺点而产生，它精度高，抗干扰能力强，接口简单使用方便因而获得了最广泛的应用。 编码器的生产厂家很多，这里以多摩川的产品为例进行介绍。 下面以旋转变压器、增量式编码器、绝对式编码器为例逐一进行介绍。 旋转变压器 简称旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。 按励磁方式分，多摩川旋转变压器分BRT和BRX两种，BRT是单相励磁两相输出；BRX是双相励磁单相输出。用户往往选择BRT型的旋变，因为它易于解码。 旋转变压器解码 图4旋转变压器电气示意图。 旋变的输入输出电压之间的具体函数关系如下所示： 设转子转动角度为θ，初级线圈电压（即励磁电压）:ER1-R2=E*Sin2πft f:励磁频率，E：信号幅度 那么输出电压ES1-S3=K*E*Sin2πft*Cosθ; ES2-S4=K*E*Sin2πft*Sinθ K：传输比， θ：转子偏离原点的角度 令θ=ωt，即转子做匀速运动，那么其输出信号的函数曲线可表示为图5所示， 图中信号频率为f，即励磁信号频率，最大幅度为E，包络信号为Sinωt和Cosωt，解码器就是通过检测这两组输出信号获取旋变位置信息的。 不难看出，励磁频率越高，旋变解码精度也就越高，而励磁电压幅度则对解码没有很明显的影响。只需达到一定的电压数值即可,一般来讲3V~1.2倍额定电压都可满足解码需求。 多摩川为自己的旋变开发了专门的解码芯片AU6802N1，并且艾而特公司有现成的解码板可供使用，解码板支持10KHZ励磁频率，0.5的传输比，可以同时提供增量式和绝对式信号输出，增量式输出

旋变解码板使用说明

旋变解码板用户手册 -------适用于BRX型旋转变压器 ------支持多种旋转变压器解码 -----支持并口访问 -----支持增量编码信号输出 -----支持5V,12V,24V可选择电平输出 -----采用接线端子更方便接线 -----在一年内如有质量问题，免费维修，免费更换！ 南京艾浮坦电子科技有限公司 2014 .

目录 1.旋变解码板简介 (2) 2.旋变解码板技术参数 (3) 3.接口定义及说明 (4) 4.电路原理简介 (6) 4.1电源处理电器 (6) 4.2输出电压选择电路 (7) 4.3参数配置电路 (7) 5指示灯 (8) 6电路板尺寸安装图 (8) 7技术支持 (9) 联系方式 (9) 声明 (9)

1.旋变解码板简介: 该数字转换板可将旋转变压器的正余弦模拟信号转变为增量编码器的A、B、NM三相脉冲信号输出，分辨率为12位（即A、B相脉冲数为各1024个，相差90度，4倍频可得到4096，UM相当于增量编码器的Z相信号）。 同时，该数字转换板能将旋转变压器的正余弦模拟信号转变成绝对值式的D0-D11并行信号输出，分辨率为4096。 该产品广泛应用于航空、航天、船舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田、水利、化工、轻工、纺织、建筑、机械、机床、机器人、伺服系统行业。 旋变解码板的外观图

2.旋变解码板技术参数: 适用旋变类型：BRX（单相励磁双相输出型） 励磁频率固定：10k,12k15k,20k可选择 励磁电压：0-14v(可定制) 外接电源：5V,12V,24V可选择 输出电平：5V,12V,24V可选择（输出电平不能大于外接电源）内部电源：DC5V，±0.2V 工作温度范围：-40~125℃ 最大输出频率：300KHz 输出脉冲数：4096/P ABZ信号：提供 LED指示灯：提供4组