旋轉變壓器是一種電磁式傳感器,又稱同步分解器。它是一種測量角度用的小型交流電動機,用來測量旋轉物體的轉軸角位移和角速度,由定子和轉子組成。其中定子繞組作為變壓器的原邊,接受勵磁電壓。轉子繞組作為變壓器的副邊,通過電磁耦合得到感應電壓。通常副邊會使用兩個繞組線圈,互成90°放置在轉子上,如圖1所示。
在實際的使用中,轉子會隨同電機做同軸旋轉,即轉子的角度速度以及位置就表征了電機的相應狀態。若我們在定子上施加正弦勵磁信號VR,則該交流能量通過原邊線圈會產生磁通量Φ,則在理想狀況下,該磁通量會在副邊產生感應電壓,VS和VC。則通過法拉第電磁感應定律可得到VS和VC以及角度Θ的關系如下:
由此我們可知,若可知道施加激勵VR以及得到的響應VS與VC的實時信息,則可根據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進行算法參考,我們需要以下功能電路資源輔助Resolver工作,以實現期待的功能:
DAC(DigitaltoAnalogConverter)電路:提供勵磁正弦信號VR。勵磁頻率通常在10kHz到20kHz。
Boost升壓電路:將勵磁信號電壓幅度提高。通常Resolver接收的勵磁信號通常有4Vrms,7Vrms等。同時在應用過程中還需要給系統提供一個共模電壓,因此這就需要對DAC的輸出信號進行一定的放大。
勵磁放大前級電路:在對DAC輸出的勵磁信號進行功率放大前,往往需要利用運放搭建電路對DAC的輸出進行濾波以及施加共模電壓。
勵磁功率放大電路:將勵磁信號驅動能力放大,具體驅動能力需要看Resolver的規格。通常需要100mA~300mA。
副邊信號調理電路:將轉子感應到的信號VS/VC進行濾波以及調理到ADC可以接受的信號范圍。
ADC(Analog-to-digitalconverter):如基本原理所介紹,我們需要將VS/VC/VR的模擬信號轉換成數字信號,供RDC進行角度和速度的計算。
RDC(Resolver-to-digitalconverter):執行算法,將轉子和定子的輸出和感應的數字信號執行算法,計算出速度和角度信息,并輸出給DSP的CPU進行電機算法參考。
可以看出,要實現旋變解碼,并不是一件容易的事情。
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