العربية

العربية

تصميم دوار خطي محول رقمي إلى تزامن / محلل محول

تصميم دوار خطي محول رقمي إلى تزامن / محلل محول

الملخص: تُستخدم المحولات الدوارة الخطية على نطاق واسع في حل الكميات و الدقة العالية أنظمة مؤازرة بسبب الخاصة بهم دقة عالية وقوية مضاد للتدخل القدرة. هناك العديد من الحلول التقنية لتحقيق المحلل الخطي حل الدائرة. هذا يشرح الورق طريقة تصميم دارة التحويل بناءً على ddc RD-19230 كرقاقة أساسية ، تركز على عملية التصميم والتحقق من دقة طريقة التصميم من خلال التجارب. .

الكلمات الرئيسية: المحول الدوار الخطي ، RD-19230 ، من رقمي إلى تزامن / محلل محول


1 المقدمة

المحول الدوار هو محرك تحكم مع هيكل وعملية تصنيع مفصلة للغاية ، ودقتها عالية. ال محلل ينقسم بشكل أساسي إلى نوعان محول دوار الجيب وجيب التمام ومحول دوار خطي. ال جهد الخرج للمحول الدوراني الجيب وجيب التمام هو جيبي أو يشبه جيب التمام. يتم استخدامه بشكل أساسي في مناسبات التحويل الإحداثي والحساب المثلثي ال جهد خرج المحول الدوراني الخطي خطي مع زاوية الدوران وتستخدم بشكل أساسي في التطبيقات أين زاوية الدوران مطلوبة ليتم تحويلها إلى إشارة كهربائية ال يجعل المحول الدوراني الخطي جهد خرج الجزء المتحرك خطيًا مع زاوية الدوار ، لذلك لا يمكن استخدامها إلا كتحول خطي للزاوية الميكانيكية والإشارة الكهربائية في زاوية معينة من الدوران.

هذا تقدم الورقة البنية الأساسية ومبدأ العمل للمحول الخطي الدوار بناءً على منظور التطبيق. من خلال تحليل الخصائص الوظيفية والهيكل الداخلي لشريحة التحويل من نوع التتبع RD-19230 ، وهو محول دوار خطي رقمي إلى المحول مصمم.

2 مبدأ تصميم الدائرة

2.1 مبدأ عمل المحولات الدوارة الخطية

المحولات الدوارة الخطية هي نوع من المحولات الدورانية التي يرتبط جهد الخرج خطيًا بزاوية دوران الجزء الدوار ضمن زاوية عمل معينة مدى. ال تم سرد الرسم التخطيطي للمحول الخطي للتعويض الجانبي الأساسي أدناه.



الشكل 1 الدوران الخطي ومخطط التحول

متى لف Z3Z4 المحلل الخطي الموضح في الشكل 1 مفتوح ، ولف الإثارة ولف جيب التمام متصلان في سلسلة بالمصدر الحالي U ، ويتدفق التيار عبر الملفين لتوليد Bj و Bc على التوالي. ال الكثافة المغناطيسية Bj هو مغناطيس يورانيوم حقيقي ، وقد يكون bc مكونًا محوريًا مباشرًا Bcd ومكون المحور العرضي Bcq ، على التوالي. منذ ملف التعويض قصير الدائرة كتعويض جانبي أولي ، يمكن اعتبار أن المحور المتقاطع الكثافة المغناطيسية للمكون Bcq يتم تعويضه بالكامل ، لذلك لا يوجد محور عرضي المجال المغناطيسي في الهواء الفجوة. في هذا الوقت ، لا يوجد سوى محور اصطناعي مباشر التدفق المغناطيسي Ф∑d في المحلل ، التي يتم إنشاؤه فقط من خلال المجال المغناطيسي المباشر لليورانيوم المركب بواسطة Bj و Bcd. ال المحور المباشر مغناطيسي تدفق يقترن على التوالي بملف المجال ، والملفات الموجبة وجيب التمام ، ويولد الجهود المستحثة Ej و Ec و Es على التوالي. هؤلاء الاحتمالات في المرحلة في الوقت المناسب ، على التوالي

(1-1)

(1-2)

(1-3)

إذا ثم يتم تجاهل انخفاض المقاومة في الملف

(1-4)

متى ، ثم:

(1-5)

متى (1-5) متصل بـ (1-4)

(1-6)

وفقًا للمعادلة 1-6 ، في الشكل 2 ، Ku هي 0.14 و 0.46 و 0.52 و 0.67 و 0.95 ، وسعة جهد الدخل هي 5 فولت ، و θ تغير من -180 درجة إلى 180 درجة ، ويتم تغيير سعة الجهد الناتج. يمكن ملاحظة أن متى Ku = 0.52 ~ 0.67 ، خطية المحول الدوار عند θ- [60 ° ~ 60 °] هو أفضل ؛ بينما عند Ku = 0.97 ، من الواضح أن الخاصية الخطية تتدهور.


الشكل 2 أداء خط لإخراج المحول ب

في المحول الدوراني الخطي الفعلي ، من أجل الحصول على أفضل الخصائص الخطية ، متى المقاومة الداخلية لمصدر الطاقة صغيرة ، نسبة Ku بشكل عام 0.56 إلى 0.57.

2.2 طريقة تصميم لتحقيق دوراني خطي / رقمي تحويلات

مع تطوير التكنولوجيا الإلكترونية الحديثة ، وضع الناس متطلبات أعلى على دقة التحويل ، وسرعة التحويل والموثوقية ، وهيكل وسعر زاوية العمود الرقمي إلى synchro / محلل المحول. بناء على الوضع الراهن ، المحلل الخطي / الرقمي يتم تحقيق التحويل بشكل أساسي من خلال تتبع التحويل والرقمنة وأنظمة التحويل الأخرى بين المحولات الخطية الرقمية الدوارة / الرقمية الدائرة لها عيوب دورة التطوير الطويلة والدقة المنخفضة ال مخطط تحويل نوع التتبع له خصائص مقاومة التداخل القوية القدرة والأداء القوي في الوقت الحقيقي. لذلك ، معظم المحلل الخطي التحويل الرقمي يتبنى هذا مخطط.

في هذا الورق من النوع II يُستخدم مبدأ التتبع المؤازر لتصميم الدائرة. ال ذو سلكين خرج جهد التيار المتردد من يتم تحويل المحول الدوراني الخطي بواسطة شريحة تحويل نوع التتبع RD-19230 ، و 12 بت الكمية الرقمية الثنائية المتوازية هي الإخراج. يتتبع إخراجها الرقمي تلقائيًا مدخلات زاوية العمود بمعدل التتبع الأقصى المحدد مع لا توجد أخطاء ثابتة.

2.3 RD-19230 مبدأ عمل الرقاقة

ال RD-19230 هو إشارة مختلطة CMDS ic الذي يشتمل على إدخال قسم إخراج رقمي تناظري. ال الدوائر التناظرية الدقيقة مدمجة مع المنطق الرقمي لتشكيل تتبع كامل عالي الأداء من التناظرية إلى الرقمية المحول. خصائص ومعلمات التشغيل الرئيسية الخاصة بها هي التالي: + 5 فولت مصدر طاقة واحد مضخة شحن داخلية لتوفير -5V مصدر طاقة لـ خارجي ؛ دقة تحويل تصل إلى 1.3 سنتا ؛ قابل للبرمجة الدقة وعرض النطاق الترددي والتتبع السرعة ؛ مع مرجع داخلي متكامل ؛ يمكن أن تحل محل سرعة إخراج مقياس سرعة الدوران ؛ إخراج بيانات متوازي ، إخراج برمجة مزلاج ؛ قابل للبرمجة LVDT الوضع ؛ التشغيل العادي في نطاق درجة حرارة -40 ~ +85 درجة مئوية.


الشكل 3 RD-19230 مخطط كتلة

يوضح الشكل 3 مخطط الكتلة الداخلي لـ RD-19230. ال يستخدم المبدأ حلقة مؤازرة من النوع ii ، وتتبع كمية الإخراج الرقمية الخاصة به باستمرار تغير جهد الدخل بشكل مستمر ال دقة عالية يقارن الجسر النسبي داخل مخطط الكتلة الإشارة المرجعية للإدخال مع إشارة الإدخال وتقارنها بـ البيانات الرقمية Φ للعداد القابل للعكس للحصول على بيانات خطأ التيار المتردد حساس للطور الاستخلاص ومعالجة الأخطاء المتكاملة و VCO عكس التصحيح عداد. حتى θ-Φ يميل إلى 0 ، بحيث تتوافق نسبة إشارة الدخل مع θ.

2.4 تعويض الكود الثنائي

غالبًا ما يشار إلى تحويل البيانات الإيجابية والسلبية على أنه ثنائي القطب عمل. هناك العديد من الطرق للتعبير عن الكميات الرقمية في الكمبيوتر مثل ثنائي القطب ، مثل الكود الأصلي ، والمكمل ، والشفرة العكسية ، والشفرة الثنائية. بين منها ، يتم استخدام الرموز الثنائية المتممة والإزاحة بشكل أساسي لـ D / A محولات. ال RD-19230 تستخدم الشريحة RVDT لنقل الطريقة الرقمية كرمز ثنائي متوازي ال تم وصف الكود الثنائي للإزاحة أدناه.

ال إزاحة الكود الثنائي (وتسمى أيضًا رمز إزاحة الإطار) هو رمز ثنائي إزاحة للرقم الثنائي بت ألفا ± D تم الحصول عليها عن طريق إضافة إزاحة إلى الرمز الثنائي على النحو التالي:


2n في المعادلة هو offset. عن مثال ، إذا أ 3 بت الرقم الثنائي Di = + 110 ، ثم كود الإزاحة الثنائي المقابل له هو:


أ 3 بت الرقم الثنائي Di = -110 ، ثم كود الإزاحة الثنائي المقابل له هو:


3. تصميم الدوائر

3.1 دارة تكييف إشارة الدخل

ال إشارة المعالجة الداخلية لـ RD-19230 الشريحة عبارة عن إشارتين متعامدين. عادة ، يمكن توفيره مباشرة بواسطة المحلل. في ظل ظروف العمل العادية ، تكون متطلبات الجهد لإشاري الدخل 2mg ± 15@، وإشارة الخرج للمحول الخطي الدوار هي خطان من الضروري تصميم دارة تحويل بسيطة ومريحة.

مع أنواع مختلفة من المحلل الخطي ، الفولتية المرجعية والإشارة مختلفة. لذلك ، من الضروري تحويل إشارة الإدخال إلى إشارة قياسية RD-19230 إشارة رقاقة يمكن التعرف عليها بواسطة RD-19230 من خلال تكييف إشارة محدد دارة مضخم تشغيلي موجود داخل المدخل الذي يبسط الدائرة ويجعل تطبيق الدائرة أكثر ملاءمة.


الشكل 4 المحول الخطي الخطي دخل إشارة دائرة التحويل النسبي

V1 جهد ضبط النقطة المتطلبات:

V2 جهد ضبط النقطة المتطلبات:

يمكن رؤيته من التين 4 أن جهد إشارة الخطيئة هو (VA + VB) / 2 ويكون جهد إشارة cos (VB-VA) / 2. C1 و C2 هي مراحل معوضة ويتم ضبطها وفقًا لخصائص المحلل الخطي مستعمل.

أخذ المحول الدوار الخطي 36XX6-1 كمثال ، الجهد المقدر 30Vrms ، تردد التشغيل 40Hz ، ونسبة التحويل 0.58. ال الحد الأقصى للإشارة 17.4 Vrms محسوب من النسبة عادة ، يكون المحول الخطي الخطي عبارة عن قطعة خطية بين -60 درجة و 60 درجة. لتسهيل التحكم في النظام ، فإن over-full يمكن ضبط عتبة الإدخال وفقًا لزاوية الإدخال هذا يستخدم تصميم الدوائر قيمة 80 درجة كقيمة بالمقياس الكامل. سيكون الجهد النسبي ، المقنن ، sin80 ° و cos80 °. استبدال في المعادلات من 1 إلى 6 ، يمكن استنتاج أن جهد الإشارة يقابل 80 درجة هو 15.568 Vrms. لذلك ، يتم تعيين المقاومة النسبية لـ va على R = 135KΩ و aR = 18KΩ ، والمقاومات النسبية R = 135KΩ و bR = 9KΩ مضبوطة ، بحيث متى زاوية الإدخال 80 درجة ، الإخراج يتوافق مع قيمة قيمة المقياس الثنائي للإزاحة.

3.2 وضع وضع العمل

ال RD-19230 تحدد الشريحة الدقة ووضع التشغيل من خلال D0 و D1. في هذا ورق ، D0 متصل بـ -5V ، D1 متصل بـ + 5 فولت ، ومضبوط على LVDT الوضع مع دقة 12 بت. لتقليل نوع طاقة الإدخال ودائرة تحويل الطاقة ، يكون الإخراج الداخلي لـ RD-19230 عادة ما تستخدم رقاقة للاتصال -5V إلى D0. ومع ذلك ، متى باستخدام -5V الداخلي الإخراج ، RD-19230 سيقتصر جهد إشارة سرعة الرقاقة على 3.5 فولت ، أي سيؤثر على معدل التتبع الحساب. يوضح الشكل 5 اتصال خارجي باستخدام -5V الداخلي من الرقاقة. ترتبط المسامير 27 و 58 و 33 معًا بـ + 5V DC؛ يتم توصيل المسامير 16 و 17 و 23 معًا لإخراج -5 فولت ، وكما هو موضح ، 47 فائق التوهج و 10 فائق التوهج يتم وضع مكثفات الفصل في جذر ​​الجهاز.


شكل 5-5 إعدادات دائرة التحويل

3.2 ضبط القرار وجدول الوزن

متى ال RD-19230 رقاقة تعمل في LVDT الوضع ، البتة الأولى والثانية ممتلئة بشكل زائد ، البتة الثالثة هي MSB ، والدقة 8 و 10 و 12 و 14 بت قابلة للبرمجة. ال يستخدم وضع الإخراج إزاحة متوازية ثنائي. وفقًا لإعداد زاوية دائرة تكييف إشارة الإدخال ، العلاقة المقابلة بين 12 بت كود الخرج وزاوية الإدخال this تظهر الدائرة في الجدول 1.

الجدول 1 12 بت كود الإخراج

الزاوي الخرج (Over1 、 أكثر من 2 、 MSB-LSB)

80 درجة 01 1111 1111 1111

60 درجة 00 1110 0001 0011

0 ° 00 1000 0000 0000

-60 درجة 00 0001 1111 0100

-80 درجة 11 0000 0000 0000

حسب المحلل الخطي إشارة الإدخال ، الجدول 2 يسرد 12 بت الدقة الخطية محلل وزن إشارة الدخل الجدول. ال يتم حساب الوزن على النحو التالي

البت 3: 0.5 / 0.5 = 1 قوس تان (1) = 45 درجة

البت 4: 0.25 / 0.75 = 0.333 قوس تان (0.333) = 18.435 درجة

البت 5: 0.125 / 0.875 = 0.143 قوس تان (0.143) = 8.130 درجة

الجدول 2 الوزن الجدول

الزاوي قليلا

3 45 درجة

4 18.435 درجة

5 8.130 درجة

6 3.814 درجة

7 1.848 درجة

8 0.911 درجة

9 0.451 درجة

10 0.225 درجة

11 0.122 درجة

12 0.056 درجة

3.3 تحديد معلمات الحلقة المغلقة

ال تصميم RD-19230 تظهر الدائرة الطرفية في الشكل 3. دوائرها المحيطية تتكون من مقاومات ومكثفات عادية و الخاصة بهم الدقة ليست عالية. مفرطة يمكن للمستخدم ضبط بعض مؤشرات الأداء المهمة للنظام ، مثل النطاق الترددي للنظام ومعدل التتبع الأقصى ، وفقًا للاحتياجات الفعلية. ال فيما يلي وصف لتصميم المعلمة لكل جزء وفقًا للدالة .

أولاً ، حدد تردد العمل لمنتج التصميم f = 400 هرتز ، وحدد عرض النطاق المناسب f وفقًا لتردد العمل f≥F. ثانيًا ، يتم تحديد معدل التعقب عن طريق تعيين RSET و RCLK المقاومات بالإشارة إلى RD-19230 جهاز PDF ، يتم اختيار قيمة المقاومة لتكون 30K ، أي يعني ذلك عند 12 بت الدقة ، الحد الأقصى لمعدل التتبع هو 288 دورة في الدقيقة. ال يمكن تحقيق نفس الإعداد بدون المقاوم RSET يجري الاتصال ، ولكن على النقيض من ذلك ، إذا يتم استخدام المقاوم عالي الدقة ، ولجهد الخرج درجة حرارة أفضل خصائص. أخيرًا ، احسب المقاومة المتبقية المعلمات.

بين لهم ، يمثل f تردد أخذ العينات الداخلي ، أي يجب تحديده وفقًا لقيمة مقاومة RCLK. ال أصغر قيمة المقاومة ، كلما زاد العد الداخلي التردد. ارجع إلى RD-19230 جهاز PDF متى RCLK = 30KΩ ، و = 67 كيلو هرتز. وفقًا لمتطلبات التصميم ، حدد معدل التتبع الذي يجب تصميمه. وفقًا للصيغة أعلاه ، المعلمات المحددة لـ RV 、 CBW 、 RB 、 RB / 10 يمكن حسابه في بدوره.

3.4 تحليل الأداء الديناميكي

ال مخطط كتلة وظيفة النقل للمحول المصمم بـ RD-19230 يظهر الرقاقة في الشكل 6. يمكن ملاحظة أن الدائرة تشتمل على رابطين متكاملين خالصين وهي نموذجي من الدرجة الثانية غير ثابتة النظام. لذلك ، فإن المحول إدخال الزاوية إلى الخطوة أو المنحدر المنتظم ليس في الحالة الثابتة خطأ في التحويل ، وهناك خطأ تحويل أساسي لزاوية التسارع ، أي يتناسب عكسيًا مع الحلقة المفتوحة اكتساب النظام

وظيفة نقل الحلقة المفتوحة

مرة واحدة معلمات الحلقة RV 、 CBW 、 RB تم تحديد صيغة حساب A1 و

بين لهم ، cs هو 10PF ، Cvco هو 50PF ، معامل الكسب A = A1 * A2 ، A1 هو كسب المُدمج ، و A2 هو VCO كسب. كل LSB كسب الخطأ (بما في ذلك منحدر الجسر النسبي ، تضخيم مكبر الخطأ ، حساسية الطور إزالة التشكيل) هو 0.011. يمكن ملاحظة أن كسب النظام هو في الأساس نتاج LSB كسب الخطأ وكسب وحدة التكامل و VCO كسب. ال اكتساب عامل من هذا تصميم الدوائر هو 15700 / S2.

3 نتائج اختبار

وفقًا للتصميم أعلاه ، أ MLRDC4714-41-30 / 17 محلل خطي / رقمي المحول تم تطويره. ال المؤشرات الفنية التي توصل إليها المنتج موضحة في الجدول 3. يمكن رؤيته من نتائج الاختبار أن المنتج يتميز بخصائص دقة التحويل العالية واستهلاك منخفض للطاقة. لذلك ، التصميم معقول و مجدي.

الجدول 3 المؤشرات الفنية الرئيسية للمنتج ،

ميزات رمز القيمة الفعلية

دقة نسبة الدقة 12 بت

بت الإخراج د 14 بت

الخطية ERL 0.085@

دقة التحويل r 2LSB

التكرار θR 1LSB

مقاومة دخل الإشارة Zi 140.1KΩ

مقاومة المدخلات المرجعية Zo 137.7KΩ

مستوى مرجعي عالي للإخراج VOH 4.996 فولت

مستوى مرجعي منخفض للمخرجات المجلد 0.03 فولت

تبديد الطاقة PD 0.92W


4 - نتائج

في هذا ورقة ، من خلال تحليل آلية عمل المحولات الدوارة الخطية ، طريقة تصميم RD-19230 في الدوارة الخطية محول / رقمي التحويل مقترح. ال يتم تقديم تصميم المعلمات الرئيسية والحساب النظري للدائرة ال المنتجات التي صنعها this يتميز مخطط التطوير بخصائص دقة الإخراج العالية والخصائص الديناميكية الجيدة ، ويمكن تطبيقه على نطاق واسع على منتجات مثل قياس الزاوية والتحكم التلقائي.


المراجع:

[1] RD / RDC دليل تطبيقات محولات السلاسل م] شركة أجهزة البيانات ، 1998.

[2] أجهزة البيانات شركة. حجم دليل مرجع محول البيانات i [MI. الولايات المتحدة الأمريكية 1999

[3] شركة أجهزة البيانات تتبع متجانسة 16 بت محلل إلى رقمي محول [M]. 1999

4] تشانغ ويشنغ وآخرون ال. تصميم جهاز قياس الزوايا والتحكم فيها على أساس محلل خطي ، وأدوات التشغيل الآلي ، المجلد 23 ، لا. 10 أكتوبر 2002

[5] lv يون فنغ وآخرون ال. تصميم دائرة الواجهة من أجل المحاذاة الذاتية الجهاز قائم على RD-19230 ، هندسة التصميم الإلكتروني ، لا. 19 ، لا. 6 ، مارس 2011


ارسل رسالة
ارسل رسالة
إذا أنت مهتمون بمنتجاتنا ويريدون معرفة المزيد من التفاصيل ، يرجى ترك رسالة هنا ، وسنقوم بالرد عليك بأسرع ما نستطيع.

الصفحة الرئيسية

منتجات

حول

اتصل