[发明专利]一种半波激励快速锁相方法

说明书

本发明公开了一种半波激励快速锁相方法。使用本发明能够有效实现对旋变角度的快速解调，且硬件电路简单，提高了系统的可靠性及抗干扰能力。本发明方法打破了传统连续完整的正、余弦激励驱动旋变的方式，数字激励仅需要设计半波即可，半波激励直接传输致反向运算放大器即可产生两路正负激励，有效的解决了激励产生占用硬件资源较大、成本较高的问题，硬件电路简单化、集成化。且激励通过运放后增大带载能力，实现一路激励可带多路旋变，带载能力强；半波激励定频锁相提高了系统的抗干扰能力。同时，电子器件少、成本低、精度高。利用卡迪尔迭代算法对旋变反馈信号进行四象限角度解调，缩短了MCU解调时间，同时也提高了解调精度。

技术领域

本发明涉及旋变角度解调技术领域，具体涉及一种半波激励快速锁相方法。

背景技术

旋转变压器简称旋变，因其体积小、精度高、测量范围大等特性，常用于边防光电仪、导引头、吊舱等军工行业，作为伺服电机的角度和速度测量传感器。旋变激励传统的产生方式有两种：专用解码芯片和MCU组合处理电路。但是，由于专用芯片大都只能提供单路激励，采集单只旋变反馈信号，对多轴伺服平台需要多路激励解码的旋变来说，通用性不强。同时，采用连续完整的正、余弦激励，造成系统相对功耗较大，增大了旋变的零位电气误差，抗干扰能力弱；MCU组合处理电路，其电路复杂，可靠性差，成本高，EMI电磁兼容性弱，不利于小型化，同时，MCU在反正切的解码算法上运行时间较长，解调误差较大，激励产生的数字存储量也占用硬件资源。

现代小型化低功耗多轴伺服控制产品对一路激励可带多路旋变、抗干扰能力强、占用硬件资源少的一体化简化电路设计及高效解码的算法提出迫切的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种半波激励快速锁相方法，能够有效实现对旋变角度的快速解调，且硬件电路简单，提高了系统的可靠性及抗干扰能力。

本发明的半波激励快速锁相方法，包括MCU主控器、CPLD、DA转换器、运算放大器和AD转换器，外围设备为旋转变压器；

其中，CPLD定频产生正弦半波数字激励信号；同时，生成3个同频的触发信号T1～T3，其中T1为半波激励的启动信号；T2为AD转换器的采集启动信号；T3为MCU主控器中断信号，用于AD转换器采集完成后，触发MCU中断进行旋变角度解调；

其中，T2触发信号与T1触发信号之间的时序相位差为：

Δt＝(0.5T₁-ΔT)/2(1)

其中，ΔT为AD转换器的过采样时间，T₁为正弦半波激励信号的周期；

运算放大器对AD转换器发送的正弦半波激励信号进行放大并生成一路半正弦信号和半余弦信号；

旋转变压器根据收到的激励信号进行工作；

AD转换器在T2信号触发下对旋转变压器的旋变角度进行采集并转化为数字量，发送至MCU主控器；

MCU主控器在T3信号的触发下产生中断，对AD转换器发送的旋变角度进行解调。

进一步的，MCU主控器根据A/D转换器采集的信号+Umsinωtsinθ、+Umsinωcosθ，构造坐标(X,Y)：

(X,Y)＝(+Umsinωtsinθ,+Umsinωtcosθ)；

然后根据坐标(X,Y)判定出当前旋变角度处于四象限中的哪个象限；

判定象限后，在此象限中以象限对角线划分为2个区域段；

若在|X|＞|Y|的区间段，则角度θ＝arctan(Y/X)；

若在|X|≤|Y|的区间段，则角度θ＝arctan(X/Y)；