专利名称：数字式自适应轴角信号—数字转换器的制作方法
技术领域：
本发明是属于传感器测量技术领域，特别是一种数字式自适应轴角信号一数字转
换器。
背景技术：
常见的轴角信号有自整角机信号和旋转变压器信号，轴角一数字转换器就是将自 整角机信号或旋转变压器信号转换成数字角度信号，是现代轴角电子变换技术中的核心器 件，广泛应用于航天、航空、雷达、火控及工业自动化领域。现有的轴角一数字转换器采用专 用轴角转换芯片加上外围电路构成，成本高，且一个转换器只能实现一种信号类型和一种 信号电压的转换。产品性价比低，适应性差，不利于角度测量及控制领域的推广应用。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种数字式自适应轴角 信号一数字转换器，它能自适应信号输入类型及电压，结合数字式解算方式，实现轴角信 号一数字转换，其输入电压范围宽，可扩展性强。 本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种数 字式自适应轴角信号一数字转换器，其特点是，它由调理电路、E _ A A/D转换器和DSP数 字信号处理器组成，调理电路由参考调理电路和信号调理电路组成；信号调理电路由电压 测量电路和电压分段电路组成；参考调理电路、电压测量电路和电压分段电路均为差分比 例运放电路，且电压分段电路的反馈回路是由若干对电阻和继电器组成；轴角调制信号由 DSP数字信号处理器发送控制命令控制前端输入继电器，进行信号类型选择，再经电压测量 电路降压到E -八八/0转换器适应的电压范围，然后由2 -八八/0转换器进行模数转换后， 传送至DSP数字信号处理器中，DSP数字信号处理器根据模数转换得到的转换值发送相应 的控制命令，并将控制命令传送到电压分段电路中，实现继电器切换，以适应不同电压输入 范围；电压分段电路的输出电压经E -八八/0转换器进行采样后，再通过05 数字信号处理 器进行数字式角度解算，把轴角调制信号转换成二进制数字角度信号，并输出角度数字量 (小)，实现轴角到数字转换；同时，激磁电压经参考调理电路和E -八八/0转换器转换后，将 转换数字量送入DSP数字信号处理器中，作为角度解算的方向判断信号。
本发明所述的DSP数字信号处理器可以选用现有技术中公开的任何一种DSP数字 信号处理器。本发明中所有的器件名称、电路名称、信号定义的縮写如无特别说明，均采用 现有技术中的常规定义和解释。 关于信号类型转换。本发明所述的信号类型可适应四线旋转变压器信号输入或三 线自整角机信号输入，由DSP数字信号处理器发送控制命令控制继电器切换，实现两种信 号类型电路的共用，即将四线旋转变压器信号的余弦(S3、S4)的两端短接后切换为三线自 整角机信号，再由DSP根据不同信号类型进行角度解算。
四线旋转变压器信号经差分后得到两路正余弦信号
3「U, = sin((9)'sin(wt)
j1 、 〈 /、，三线
|_U2 = cos(<9).sin(<wtJ
角机经差分后可以得到
= sin(外sin(—
U2 =如^ + 120°)^11")中的任意两路信号。再由DSP根据式1可以从自整角机信号转 U3 =sin((9-120°)-sin(—
换成统一的旋转变压器信号
U; = U！ = Asin(外si+t) '
U，=.
1
1 5
u, +u，
=Ac。s(外sin(fflt)
(1)

号；




sinl20° _
其中
^和U2表示任意两路自整角机信号；
U/和仏'表示自整角机信号经DSP数字信号处理器转换相对应的旋转变压器信
e为轴角调制信号的电气角度； A为轴角调制信号的振幅； O为激磁频率； t为采样时间。
关于DSP数字信号处理器的角度解算。经采样及数据处理后，旋转变压器正余弦 的角度函数值为sin e和cos e ，将该两个值与预置的数字角度小的正余弦值进行运算，得 到误差值，如式2所示。 error = sin 4> cos 9-cos 4> sin 9 =sin(4>_9) (2)
e为轴角调制信号的电气角度；
小为角度数字量。 然后利用DSP数字信号处理器的数字闭环控制器的回馈闭环不断地更新误差值， 减小跟踪误差，当误差为0时，存在sin(e-小)=o— 9-4=0 — e= (K最终实现角
度解算功能。 本发明转换器的电路总体功能是实现自适应(信号类型、信号电压)轴角信号到 数字角度的转换，其总体工作原理是对轴角调制信号进行自适应转换后，E _八八/1)转换器 将包含角度信息的采样值送入DSP数字信号处理器，进而采用数字闭环控制器对误差跟踪 反馈的方法计算出角度数字量小，从而实现轴角类模拟信号到数字角度信号的转换由电 压测量电路对信号电压进行降压后送入E _ A A/D转换器进行模数转换，得到相应电压对 应的数字量，DSP数字信号处理器根据该数字量控制电压分段电路的继电器的开关切换，实 现对不同信号电压的自适应；不同的信号类型输入由DSP数字信号处理器控制输入继电器 的开关实现四线旋转变压器信号或三线自整角机信号的输入，并通过算式变换将自整角机 信号统一到旋转变压器信号上，实现信号类型输入的自适应。 与现有技术相比，本发明转换器的主要优点是实现对输入信号类型、信号电压的 自适应切换，结合数字式角度解算，其输入电压范围宽，可扩展性强，具有较高的性价比。


图1是本发明转换器的原理框图。
图2是差分运放电路框图。
图3是电压分段电路框图。
具体实施例方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解 本发明，而不构成对其权利的限制。 实施案例1。 一种数字式自适应轴角信号一数字转换器，它由调理电路、E - A A/ D转换器和DSP数字信号处理器组成，调理电路由参考调理电路和信号调理电路组成；信号 调理电路由电压测量电路和电压分段电路组成；参考调理电路、电压测量电路和电压分段 电路均为差分比例运放电路，且电压分段电路的反馈回路是由若干对电阻和继电器组成； 轴角调制信号由DSP数字信号处理器发送控制命令控制前端输入继电器，进行信号类型选 择，再经电压测量电路降压到E -八八/0转换器适应的电压范围，然后由2 _八八/1)转换器进 行模数转换后，传送至DSP数字信号处理器中，DSP数字信号处理器根据模数转换得到的转 换值发送相应的控制命令，并将控制命令传送到电压分段电路中，实现继电器切换，以适应 不同电压输入范围；电压分段电路的输出电压经E -八八/0转换器进行采样后，再通过05 数字信号处理器进行数字式角度解算，把轴角调制信号转换成二进制数字角度信号，并输 出角度数字量，实现轴角到数字转换；同时，激磁电压经参考调理电路和E _八八/1)转换器 转换后，将转换数字量送入DSP数字信号处理器中，作为角度解算的方向判断信号。
权利要求
一种数字式自适应轴角信号—数字转换器，其特征在于，它由调理电路、∑-ΔA/D转换器和DSP数字信号处理器组成，调理电路由参考调理电路和信号调理电路组成；信号调理电路由电压测量电路和电压分段电路组成；参考调理电路、电压测量电路和电压分段电路均为差分比例运放电路，且电压分段电路的反馈回路是由若干对电阻和继电器组成；轴角调制信号由DSP数字信号处理器发送控制命令控制前端输入继电器，进行信号类型选择，再经电压测量电路降压到∑-ΔA/D转换器适应的电压范围，然后由∑-ΔA/D转换器进行模数转换后，传送至DSP数字信号处理器中，DSP数字信号处理器根据模数转换得到的转换值发送相应的控制命令，并将控制命令传送到电压分段电路中，实现继电器切换，以适应不同电压输入范围；电压分段电路的输出电压经∑-ΔA/D转换器进行采样后，再通过DSP数字信号处理器进行全数字式角度解算，把轴角调制信号转换成二进制数字角度信号，并输出角度数字量，实现轴角到数字转换；同时，激磁电压经参考调理电路和∑-ΔA/D转换器转换后，将转换数字量送入DSP数字信号处理器中，作为角度解算的方向判断信号。
全文摘要
本发明是一种数字式自适应轴角信号—数字转换器，其特征在于，它由调理电路、∑-ΔA/D转换器和DSP数字信号处理器组成，调理电路由参考调理电路和信号调理电路组成；信号调理电路由电压测量电路和电压分段电路组成；参考调理电路、电压测量电路和电压分段电路均为差分比例运放电路，且电压分段电路的反馈回路是由若干对电阻和继电器组成。本发明转换器的总体工作原理是对轴角调制信号进行自适应转换后，将采样值送入DSP，进而采用数字闭环控制器对误差跟踪反馈的方法计算出角度数字量，实现信号的转换。其主要优点是实现对输入信号类型、信号电压的自适应切换，结合数字式角度解算，其输入电压范围宽，可扩展性强，具有较高的性价比。
文档编号G01D5/14GK101788306SQ201010121168
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者夏伟, 廖良闯, 李云飞, 程蜀炜 申请人:连云港杰瑞电子有限公司