[发明专利]一种旋转变压器轴角软件解码方法

说明书

本发明涉及运动控制系统的传感器技术领域，尤其涉及一种旋转变压器轴角软件解码方法，具体包括以下步骤：S1：由微处理器生成高频激磁信号Usinωt作用于旋转变压器的一次绕组；S2：矫正旋转变压器二次绕组侧的输出信号的幅值与相位；S3：旋转变压器正余弦绕组输出信号kUsinωt·sinθ与kUsinωt·cosθ分别接入四象限DAC的参考输入端，跟随角度φ生成的数字正余弦信号sinφ与cosφ分别接入四象限DAC的数字量输入端，四象限DAC分别输出乘积得出的模拟信号kUsinωt·sinθ·cosφ与kUsinωt·cosθ·sinφ；S4：旋转变压器输出信号进行位置解析，输出相应的角度信息。本发明给出了基于四象限DAC的一种旋转变压器软件解码方法，解决了当前转子位置确定过程中成本较高以及精度较低的技术问题。

技术领域

本发明涉及运动控制系统的传感器技术领域，尤其涉及一种旋转变压器轴角软件解码方法，该方法适用于中低端微处理器，应用于旋转变压器进行位置测量的场景。

背景技术

在运动控制系统中，被控电机的转子位置与转速为其基本要素，直接影响整个电机控制的稳定性。目前广泛应用的转子位置传感器主要有旋转变压器、光电编码器、霍尔元件等，旋转变压器因其耐高温、耐湿、抗冲击与抗干扰等优点被广泛运用于工业、汽车等领域。当前旋转变压器解码主流方案是硬件解码技术，依靠专用芯片实现激磁信号产生、采样与解调等功能。然而专用解码芯片成本高昂，并主要被国外公司掌握，我国尚不具备自主生产能力，并且需要SPI通讯、模拟编码器ABZ信号输出或并行接口与控制芯片实现对接，存在着二次延时的问题。

发明内容

为解决当前转子位置确定过程中成本较高以及精度较低的技术问题，本发明给出了基于四象限DAC的一种旋转变压器软件解码方法，在没有专用解码芯片的情况下实现高精度获取位置角度信息。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种旋转变压器轴角软件解码方法，具体包括以下步骤：

S1：利用微处理器生成高频激磁信号Usinωt作用于旋转变压器的一次绕组，其中U表示激磁信号的幅值；ω表示激磁信号的角频率；

S2：矫正旋转变压器二次绕组侧的输出信号的幅值与相位；

S3：旋转变压器正弦绕组输出信号kUsinωt·sinθ与余弦绕组输出信号kUsinωt·cosθ分别接入四象限DAC的参考输入端，跟随角度φ生成的数字正弦信号sinφ与数字余弦信号cosφ分别接入四象限DAC的数字量输入端，四象限DAC分别输出乘积得出的模拟信号kUsinωt·sinθ·cosφ与kUsinωt·cosθ·sinφ，其中k表示旋转变压器的变压比；θ表示转子绝对位置角度。

S4：旋转变压器输出信号进行位置解析，输出相应的角度信息。

进一步的，所述微处理器型号为STM32H750。

进一步的，所述微处理器包含激磁模块和轴角解算模块。

进一步的，所述S1中微处理器生成高频激磁信号的具体过程为：

S1.1：微处理器根据DDS算法产生高频数字正弦信号D_ex；

S1.2：将高频数字正弦信号D_ex经D/A转换成为模拟信号，经过运算放大器实现电平移动和功率放大后作为高频激磁信号Usinωt，将该高频激磁信号作用于旋转变压器的一次绕组，根据电磁感应原理，旋转变压器正弦绕组输出信号kUsinωt·sinθ，余弦绕组输出信号kUsinωt·cosθ。

进一步的，所述S2的具体步骤为：运用运算放大器对获得的正余弦绕组输出信号进行幅值和相位的矫正。

进一步的，所述S3中的数字余弦信号cosφ和数字正弦信号sinφ相互正交。