旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁式傳感器,又稱(chēng)同步分解器。它是一種測(cè)量角度用的小型交流電動(dòng)機(jī),用來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度,由定子和轉(zhuǎn)子組成。其中定子繞組作為變壓器的原邊,接受勵(lì)磁電壓。轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的副邊,通過(guò)電磁耦合得到感應(yīng)電壓。通常副邊會(huì)使用兩個(gè)繞組線圈,互成 90°放置在轉(zhuǎn)子上,如圖 1 所示,
圖 1
在實(shí)際的使用中,轉(zhuǎn)子會(huì)隨同電機(jī)做同軸旋轉(zhuǎn),即轉(zhuǎn)子的角度速度以及位置就表征了電機(jī)的相應(yīng)狀態(tài)。若我們?cè)诙ㄗ由鲜┘诱覄?lì)磁信號(hào) VR,則該交流能量通過(guò)原邊線圈會(huì)產(chǎn)生磁通量Φ,則在理想狀況下,該磁通量會(huì)在副邊產(chǎn)生感應(yīng)電壓,VS 和 VC。則通過(guò)法拉第電磁感應(yīng)定律可得到 VS 和 VC 以及角度Θ的關(guān)系如下:
由此我們可知,若可知道施加激勵(lì) VR 以及得到的響應(yīng) VS 與 VC 的實(shí)時(shí)信息,則可根據(jù)上述公式得到角度和速度的信息。在知道 Resolver 的基本工作原理后,為了得到角度、速度信息,并提供給 DSP 進(jìn)行算法參考, 我們需要以下功能電路資源輔助 Resolver 工作,以實(shí)現(xiàn)期待的功能:
DAC(Digital to Analog Converter)電路:提供勵(lì)磁正弦信號(hào) VR。勵(lì)磁頻率通常在 10kHz 到 20kHz。
Boost 升壓電路:將勵(lì)磁信號(hào)電壓幅度提高。通常 Resolver 接收的勵(lì)磁信號(hào)通常有 4Vrms,7Vrms 等。同時(shí)在應(yīng)用過(guò)程中還需要給系統(tǒng)提供一個(gè)共模電壓,因此這就需要對(duì) DAC 的輸出信號(hào)進(jìn)行一定的放大。
勵(lì)磁放大前級(jí)電路:在對(duì) DAC 輸出的勵(lì)磁信號(hào)進(jìn)行功率放大前,往往需要利用運(yùn)放搭建電路對(duì) DAC 的輸出進(jìn)行濾波以及施加共模電壓。
勵(lì)磁功率放大電路:將勵(lì)磁信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力放大,具體驅(qū)動(dòng)能力需要看 Resolver 的規(guī)格。通常需要 100mA~300mA。
副邊信號(hào)調(diào)理電路:將轉(zhuǎn)子感應(yīng)到的信號(hào) VS/VC 進(jìn)行濾波以及調(diào)理到 ADC 可以接受的信號(hào)范圍。
ADC(Analog-to-digital converter):如基本原理所介紹,我們需要將 VS/VC/VR 的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),供 RDC 進(jìn)行角度和速度的計(jì)算。
RDC(Resolver-to-digital converter):執(zhí)行算法,將轉(zhuǎn)子和定子的輸出和感應(yīng)的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行算法,計(jì)算出速度和角度信息,并輸出給 DSP 的 CPU 進(jìn)行電機(jī)算法參考。
可以看出,要實(shí)現(xiàn)旋變解碼,并不是一件容易的事情。