专利名称：旋转变压器-数字转换模块的制作方法
技术领域：
旋转变压器-数字转换模块技术领域[0001]本实用新型涉及一种旋转变压器-数字转换模块。
技术背景[0002]旋转变压器作为轴角测量元件，已广泛应用于机床、飞机、雷达、飞弹、机器人等的伺服机构中。由于旋转变压器输出的是模拟电压量，在实际使用中需要进行模拟电压量到数字角度量的解算，然后再提供给计算机系统处理。中国发明专利CN100575884C公开了一种旋转变压器信号-数字转换模块，它可以实现多通道、多频率旋转变压器信号到数字角度的转换。该旋转变压器信号-数字转换模块包括与多个旋转变压器联接的多个信号处理部分和一个角度解算部分信号处理部分用硬件电路实现将各旋转变压器输出的正、余弦调制信号Vs、Vc转化为正、余弦信号的电压有效值Vsin、Vcos，每个信号处理部分都由一个信号调理电路和一个数字积分器组成，每个信号调理电路包含两个A/D转换器和一个过零检测器；角度解算部分是DSP信号处理器软件，其接收正、余弦信号的电压有效值Vsin、 Vcos，再调用反正切函数库，通过公式θ = arctar^Vsin/Vcos)，计算得到各通道的数字角度θ。该旋转变压器信号-数字转换模块的结构原理图在图1中示出。[0003]然而，当同时处理η个通道旋转变压器信号时，上述旋转变压器信号-数字转换模块包括η个信号调理电路，这就需要2η个A/D转换器，造成体积大、功耗高、成本高等问题。 另外，上述旋转变压器信号-数字转换模块包括数字积分器，当输入的信号发生阶跃变化时，输出信号的响应需要上百毫秒，响应时间过长，无法满足高速要求。此外，上述旋转变压器信号-数字转换模块采用了 DSP数字信号处理器的反正切函数库对数字信号进行处理， 利用软件进行计算，处理时间较长。实用新型内容[0004]本实用新型的目的就是解决现有技术中的上述问题或其他问题，提供一种能够同时高速处理多个旋变信号的低成本的旋转变压器-数字转换模块。[0005]本实用新型的旋转变压器-数字转换模块包括至少一个采样保持电路，能够将从旋转变压器接收到的输入信号Vsin、Vcos的峰值进行采样得到并输出Usin、Vcos ；通路选择电路，包括模拟开关；两个A/D转换电路，各包括一个A/D转换器，分别将从至少一个采样保持电路接收到的Usin、Ucos进行数字转换为Dsin、Dcos ；以及存储电路，包括 ROM，储存有一数据库，其中Dsin作为ROM的高位地址，Dcos作为ROM的低位地址，D θ = arctan(Dsin/Dcos)作为ROM单元中的数据。[0006]通过上述结构，本实用新型的旋转变压器-数字转换模块结构简单、体积小、功耗低、成本低，并且同时处理N(N ^ 2)个旋转变压器的信号；本实用新型旋转变压器-数字转换模块使得对阶跃的响应时间从毫秒级降低至微秒级。另一方面，本实用新型旋转变压器-数字转换模块运用计算机把要处理的数字信号提前进行运算，并把运算结果生成了可以固化在存储器中的二进制文件，在处理时只需把A/D转换得到的数字量作为ROM的地址来查询ROM地址中数据，ROM输出地数字量即位要得到的结果。由于不在需要软件处理，处理时间更短。[0007]在本实用新型的一个优选实施方案中，所述A/D转换器为十二位A/D转换器或十四位A/D转换器，从而实现高精度转换。[0008]在本实用新型的另一个优选实施方案中，所述至少一个采样保持电路包括1-1000 个采样保持电路。[0009]在本实用新型的另一个优选实施方案中，所述ROM选自PR0M、EPR0M、0TPR0M、 EEI3ROM、闪存。


[0010]本领域的普通技术人员通过参照附图进行的以下描述会更清楚地理解本实用新型的上述及其他优点，在附图中[0011]图1是现有技术的旋转变压器-数字转换模块的结构示意图；[0012]图2是本实用新型的旋转变压器-数字转换模块的结构示意图。
具体实施方式
[0013]图2示出了本实用新型的一个示例性实施方案的旋转变压器-数字转换模块的结构示意图。如图所示，该旋转变压器-数字转换模块基本包括至少一个峰值采样保持电路、通道选择电路、两个A/D转换电路以及存储电路。以上电路既可以被设计为焊装在一块 PCB电路板上，也可例如通过电路集成技术(MEMS)集成到单一模块或芯片，使其微型化、集成化。[0014]旋转变压器1-n的两个绕组输出的信号为[0015]Vsin = kUOsinwtsin θ[0016]Vcos = kUOs inwtcos θ[0017]其中[0018]kUO是与激磁电压，变压器特性相关的一组常量；[0019]w是激磁电压的频率；[0020]θ代表轴转动的角度。[0021]所述至少一个峰值采样电路分别联接旋转变压器1-n中的一个，对Vsin Vcos的峰值进行采样，即令sinwt = 1便可得到[0022]Usin = kUOsin θ ；[0023]Ucos = kUOcos θ 。[0024]所述通道选择电路由模拟开关组成，在现有技术中是已知的，因此在此不进行详述。[0025]所述两个A/D转换电路包括A/D转换器，已分别对hin、Ucos进行A/D转换。在本实用新型的一个实施方案中，所述A/D转换器为十二位A/D转换器。在其他实施方案中， 根据精度要求可以选择其他类型的A/D转换器，例如十四位A/D转换器。在使用即十二位 A/D转换器的实施方案中，A/D转换器把hin、Ucos量化为4096份并把它用二进制表示。[0026]Usin= Usin/4095*(D11*2H+ D10*210+ D9*29+ D8*28+ D7* 27 + D6* 26 + 05* 25 + D4* 24 +11[0027]D3*23+ D2*22+ Dl*21 +DO*2° ) = Usin/4095^Z)n2"H=O[0028]Ucos= Ucos/4095*(Dll*2n+ D10*210+ D9*29+ D8*28+ D7*27 + D6*26 + D5*25+ D4*24 +11[0029]D3*23+ D2*22+ Dl + 21 +DO*2° ) = Ucos/4095^ =0[0030]在其他实施方案中，所述A/D转换电路还包括加法器和寄存器，以提高精度和稳定性。例如，使用AD574芯片进行4次A/D转换，对4次转换得到的数据求和，然后求其平均值，求均值的方法是舍去寄存器的最低两位。加入均值法的数字滤波器后，12位的转换精度能够达到12位。[0031]用Dsin表示^in量化完的12位数字量，用Dcos表示Ucos量化完的12位数字量，用D θ表示数字化的12位角度量。[0032]0 θ = arctan (Usin/Ucos) ,PJf θ = arctan (Dsin/Dcos)。[0033]由于D θ = arctan (Dsin/Dcos)的计算十分复杂，本实施方案的旋转变压器-数字转换模块采取查表法解决。[0034]所述存储电路包括ROM (只读存储器)，选自PROM、EPR0M、0TPR0M、EEPR0M、闪存等芯片。ROM表的编排方法以三位A/D转换器为例进行描述[0035]如果A/D转换的位数只有4位且没有符号位，111代表4. 375v，000代表Ov，那么只用把Dsin作为ROM的高位地址，Dcos作为ROM的低位地址，用D θ = arctan (Dsin/Dcos)作为ROM单元中的数据就完成了造表工作。[0036]
权利要求1.一种旋转变压器-数字转换模块，其特征在于，包括至少一个采样保持电路，能够分别将从旋转变压器接收到的输入信号Vsin、Vcos的峰值进行采样得到并输出UsiruVcos ；通路选择电路，包括模拟开关；两个A/D转换电路，各包括一个A/D转换器，分别将从至少一个采样保持电路接收到的 Usin, Ucos进行数字转换为Dsin、Dcos ；以及存储电路，包括ROM，储存有一数据库，其中Dsin作为ROM的高位地址，Dcos作为ROM 的低位地址，D θ = arctan(Dsin/Dcos)作为ROM单元中的数据。
2.根据权利要求1所述的旋转变压器-数字转换模块，其特征在于，所述A/D转换器为十二位A/D转换器或十四位A/D转换器。
3.根据权利要求1所述的旋转变压器-数字转换模块，其特征在于，所述至少一个采样保持电路包括1-1000个采样保持电路。
4.根据权利要求1所述的旋转变压器-数字转换模块，其特征在于，所述ROM选自 PROM, EPROM、OTPROM、EEPROM,闪存。
专利摘要本实用新型提供一种旋转变压器-数字转换模块，其包括至少一个采样保持电路；通路选择电路；两个A/D转换电路；以及存储电路，包括ROM。该旋转变压器-数字转换模块不仅能够同时处理多个旋转变压器通道的信号，而且结构简单、体积小、功耗低、成本低。另一方面，对阶跃的响应时间短、实时性好、测量精度高。
文档编号G01D5/14GK202274885SQ20112042753
公开日2012年6月13日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者刘宾, 梁琦, 王黎明, 闫勇, 韩焱, 高峰 申请人:梁琦, 闫勇