一种旋变模拟信号发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种旋变模拟信号发生装置，包括旋变载波发生模块、旋变激励发生模块和旋变模拟信号生成模块；旋变载波发生模块用于产生N个通道的不同转速的旋转磁场信号；通过对旋转磁场信号进行正、余弦信号采样和通道选通，输出粗通道正、余弦载波信号和精通道正、余弦载波信号；旋变激励发生模块用于生成设定频率的旋变激励信号；旋变模拟信号生成模块用于根据粗通道正、余弦载波信号及旋变激励信号生成粗通道正、余弦旋变模拟信号；以及用于根据精通道正、余弦载波信号及正、余弦激励信号生成精通道正、余弦旋变模拟信号。本发明专利技术替代传统的绕线式旋转变压器产生旋变模拟载波信号，可广泛应用于高精度的轴角转换测试及控制系统。广泛应用于高精度的轴角转换测试及控制系统。广泛应用于高精度的轴角转换测试及控制系统。

【技术实现步骤摘要】
一种旋变模拟信号发生装置


[0001]本专利技术涉及测量与控制
，尤其涉及一种旋变模拟信号发生装置。

技术介绍

[0002]轴角
‑
数字转换器可将自整角机/旋转换变压器的模拟信号实时转换成数字角度信号，作为轴角测量与控制的关键元器件，已成为现代高精度测量与控制领域的一种通用的基础器件。随着轴角
‑
数字转换器的广泛应用，高精度轴角
‑
数字转换器的需求不断增长，从而对测量该转换器的轴角信号源的精度要求更高。
[0003]高精度测量与控制中，对体积重量有严格的限制。采用真实的旋转变压器产生旋变模拟信号，存在绕线复杂、制造成本高周期长，体积和质量大的缺点，且不利于模拟阶跃、步进、等速、方波、正弦等多种运动状态。而，采用高精度轴角信号源产生旋变模拟信号，由于，目前的高精度轴角信号源主要有DDC的SIM
‑
31200，NAII的5300和5330A，ADI的SDC1740/1742或者RDC1740，虽然分辨率分别达到20位、2l位和18位，技术也比较成熟，能够满足高精度测量的要求，但高精度轴角信号源的价格昂贵。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种旋变模拟信号发生装置，解决旋转变压器的信号模拟的问题。
[0005]本专利技术提供的技术方案是：
[0006]本专利技术公开了一种旋变模拟信号发生装置，包括旋变载波发生模块、旋变激励发生模块和旋变模拟信号生成模块；
[0007]所述旋变载波发生模块，用于产生N个通道的、不同转速的旋转磁场信号；通过对所述旋转磁场信号进行正、余弦信号采样和通道选通，输出旋变模拟所需的粗通道正、余弦载波信号和精通道正、余弦载波信号；
[0008]所述旋变激励发生模块，用于生成旋变模拟所需的、设定频率的旋变激励信号；
[0009]旋变模拟信号生成模块，用于根据所述粗通道正、余弦载波信号及旋变激励信号生成粗通道正、余弦旋变模拟信号；以及，用于根据所述精通道正、余弦载波信号及正、余弦激励信号生成精通道正、余弦旋变模拟信号。
[0010]进一步地，旋变载波发生模块包括旋转磁场产生模块、旋转磁场采集模块和通道选通模块；
[0011]所述旋转磁场产生模块，用于产生N个通道的、不同转速的旋转磁场信号；其中，转速最低的旋转磁场信号作为粗通道的旋转磁场信号，其他转速的旋转磁场信号作为与粗通道具有不同转速比的、精通道的旋转磁场信号；
[0012]旋转磁场采集模块包括N个磁场采集器；每个所述磁场采集器与一个通道旋转磁场信号对应，用于采集所述旋转磁场信号并转化为正、余弦采集信号；
[0013]通道选通模块，用于在外部指令控制下，选通一个精通道的正、余弦采集信号作为
精通道正、余弦载波信号输出。
[0014]进一步地，所述旋转磁场产生模块包括N级减速齿轮传动机构和N个径向充磁的柱形磁铁；
[0015]其中，N级减速齿轮传动机构中每一级减速齿轮的轴心位置安装一个柱形磁铁，并使柱形磁铁的充磁方向与减速齿轮的轴向重合；每个柱形磁铁跟随各级速齿轮的轴心转动；产生不同转速的、N个通道的旋转磁场信号。
[0016]进一步地，所述N级减速齿轮传动机构的第1至N
‑
1级减速齿轮为外啮合齿轮，第N级减速齿轮为内啮合齿轮，第1级减速齿轮的轴心与直流电机连接；相邻两级减速齿轮之间的减速比为2；自第2级减速齿轮起每级减速齿轮对电机转速进行2:1减速。
[0017]进一步地，所述磁场采集器包括两个线性霍尔传感器；两个线性霍尔传感器均位于一个径向充磁的柱形磁铁径向侧，互相之间的相对角度为90
°
；两个线性霍尔传感器分别采集一个柱形磁铁旋转产生的旋转磁场，并转换为两个相位相差90
°
的感应信号，分别作为正弦和余弦采集信号。
[0018]进一步地，所述通道选通模块包括粗通道信号调理模块、奇通道选通调理模块、偶通道选通调理模块和精通道输出模块；
[0019]所述粗通道信号调理模块的信号输入端与粗通道的磁场采集器输出端连接，用于对粗通道的正、余弦采集信号进行调理后，从信号输出端输出调理后的粗通道的正、余弦采集信号作为粗通道正、余弦载波信号；
[0020]所述奇通道选通调理模块的信号输入端与奇数精通道的磁场采集器输出端连接；在外部指令的控制下，选通对应的奇数精通道的正、余弦采集信号，分别进行信号调理，从信号输出端输出调理后的奇数精通道的正、余弦采集信号；
[0021]所述偶通道选通调理模块的信号输入端与偶数精通道的磁场采集器输出端连接，在外部指令的控制下，选通的偶数精通道的正、余弦采集信号，分别进行信号反相和调理，从信号输出端输出调理后的偶数精通道的正、余弦采集信号；
[0022]精通道输出模块的信号输入端分别与所述奇、偶通道选通调理模块的输出端连接，在外部指令的控制下，选通对应的奇或偶通道的正、余弦采集信号输出作为精通道正、余弦载波信号。
[0023]进一步地，所述旋变模拟信号生成模块包括四个模拟乘法器模块；
[0024]其中，第一模拟乘法器模块执行运算法则(X
cs1‑
X
cs
2)*(Y1
‑
Y2)/(U
c1‑
U
c
2)+(Z
c1‑
Z
c
2)，输出粗通道正弦旋变模拟信号；
[0025]第二模拟乘法器模块执行运算法则(X
cc1‑
X
cc
2)*(Y1
‑
Y2)/(U
c1‑
U
c
2)+(Z
c1‑
Z
c
2)，输出粗通道余弦旋变模拟信号；
[0026]其中，X
cs
1为粗通道正弦载波信号，X
cs
2为GND信号；其中X
cc
1为粗通道余弦载波信号，X
cc
2为GND信号；
[0027]Y1为旋变激励信号的正信号；Y2为旋变激励信号的负信号；U
c
1为第一粗通道幅度调理电压；U
c
2为第二粗通道幅度调理电压；Z
c
1为粗通道幅度偏置电压；Z
c
2为GND信号；
[0028]第三模拟乘法器模块执行运算法则(X
js1‑
X
js
2)*(Y1
‑
Y2)/(U
j1‑
U
j
2)+(Z
j1‑
Z
j
2)，输出精通道正弦旋变模拟信号；
[0029]第四模拟乘法器模块执行运算法则(X
jc1‑
X
jc
2)*(Y1
‑
Y2)/(U
j1‑
U
j
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋变模拟信号发生装置，其特征在于，包括旋变载波发生模块、旋变激励发生模块和旋变模拟信号生成模块；所述旋变载波发生模块，用于产生N个通道的、不同转速的旋转磁场信号；通过对所述旋转磁场信号进行正、余弦信号采样和通道选通，输出旋变模拟所需的粗通道正、余弦载波信号和精通道正、余弦载波信号；所述旋变激励发生模块，用于生成旋变模拟所需的、设定频率的旋变激励信号；旋变模拟信号生成模块，用于根据所述粗通道正、余弦载波信号及旋变激励信号生成粗通道正、余弦旋变模拟信号；以及，用于根据所述精通道正、余弦载波信号及正、余弦激励信号生成精通道正、余弦旋变模拟信号。2.根据权利要求1所述的旋变模拟信号发生装置，其特征在于，旋变载波发生模块包括旋转磁场产生模块、旋转磁场采集模块和通道选通模块；所述旋转磁场产生模块，用于产生N个通道的、不同转速的旋转磁场信号；其中，转速最低的旋转磁场信号作为粗通道的旋转磁场信号，其他转速的旋转磁场信号作为与粗通道具有不同转速比的、精通道的旋转磁场信号；旋转磁场采集模块包括N个磁场采集器；每个所述磁场采集器与一个通道旋转磁场信号对应，用于采集所述旋转磁场信号并转化为正、余弦采集信号；通道选通模块，用于在外部指令控制下，选通一个精通道的正、余弦采集信号作为精通道正、余弦载波信号输出。3.根据权利要求2所述的旋变模拟信号发生装置，其特征在于，所述旋转磁场产生模块包括N级减速齿轮传动机构和N个径向充磁的柱形磁铁；其中，N级减速齿轮传动机构中每一级减速齿轮的轴心位置安装一个柱形磁铁，并使柱形磁铁的充磁方向与减速齿轮的轴向重合；每个柱形磁铁跟随各级速齿轮的轴心转动；产生不同转速的、N个通道的旋转磁场信号。4.根据权利要求3所述的旋变模拟信号发生装置，其特征在于，所述N级减速齿轮传动机构的第1至N
‑
1级减速齿轮为外啮合齿轮，第N级减速齿轮为内啮合齿轮，第1级减速齿轮的轴心与直流电机连接；相邻两级减速齿轮之间的减速比为2；自第2级减速齿轮起每级减速齿轮对电机转速进行2:1减速。5.根据权利要求2所述的旋变模拟信号发生装置，其特征在于，所述磁场采集器包括两个线性霍尔传感器；两个线性霍尔传感器均位于一个径向充磁的柱形磁铁径向侧，互相之间的相对角度为90
°
；两个线性霍尔传感器分别采集一个柱形磁铁旋转产生的旋转磁场，并转换为两个相位相差90
°
的感应信号，分别作为正弦和余弦采集信号。6.根据权利要求5所述的旋变模拟信号发生装置，其特征在于，所述通道选通模块包括粗通道信号调理模块、奇通道选通调理模块、偶通道选通调理模块和精通道输出模块；所述粗通道信号调理模块的信号输入端与粗通道的磁场采集器输出端连接，用于对粗通道的正、余弦采集信号进行调理后，从信号输出端输出调理后的粗通道的正、余弦采集信号作为粗通道正、余弦载波信号；所述奇通道选通调理模块的信号输入端与奇数精通道的磁场采集器输出端连接；在外部指令的控制下，选通对应的奇数精通道的正、余弦采集信号，分别进行信号调理，从信号输出端输出调理后的奇数精通道的正、余弦采集信号；
所述偶通道选通调理模块的信号输入端与偶数精通道的磁场采集器输出端连接，在外部指令的控制下，选通的偶数精通道的正、余弦采集信号，分别进行信号反相和调理，从信号输出端输出调理后的偶数精通道的正、余弦采集信号；精通道输出模块的信号输入端分别与所述奇、偶通道选通调理模块的输出端连接，在外部指令的控制下，选通对应的奇或偶通道的正、余弦采集信号输出作为精通道正、余弦载波信号。7.根据权利要求1所述的旋变模拟信号发生装置，其特征在于，所述旋变模拟信号生成模块包括四个模拟乘法器模块；其中，第一模拟乘法器模块执行运算法则(X
cs1‑
X
cs
2)*(Y1
‑
Y2)/(U
c1‑
U
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马一通，魏厚震，刘超，李磊，马俊，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：