一種基于cordic反正切算法的旋轉變壓測角系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種角度測量系統(tǒng)，特別涉及的是一種基于CORDIC反正切算法 的旋轉變壓測角系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 在伺服系統(tǒng)中，為了控制對象的安全穩(wěn)定工作，需要實時地檢測出電機轉子的位 置，包括轉子的絕對位置和增量式位置，同時電機轉速也需要通過檢測元件獲取，以實現(xiàn)對 電動機的轉速、轉矩及其位置的高精度控制。旋轉編碼器是伺服領域應用最廣的檢測元件 之一。本發(fā)明涉及的旋轉變壓器是是絕對型編碼器，又稱弦波編碼器。其輸出繞組輸出正 弦波及余弦波，利用反正切函數(shù)的演算，可以得到高分辨率的結果。旋轉變壓器的工作原理 與普通變壓器基本相似，其中定子繞組作為變壓器的一次側，接受勵磁電壓。轉子繞組作為 變壓器的二次側，通過電磁耦合得到感應電壓，只是其輸出電壓大小與轉子位置有關。旋轉 變壓器的特點是模擬輸出，無需維護，使用可靠，壽命長，耐油污，溫度范圍大，抗沖擊，抗輻 射，本身有隔離作用，能抑制電信號的共模干擾。
[0003] 旋轉變壓器作為伺服系統(tǒng)的位置測量元件，具有多方面的優(yōu)點，但其輸出的為模 擬信號，轉子位置的數(shù)字檢測相當困難。旋轉變壓器輸出正弦繞組和余弦繞組輸出兩路正 交的信號，轉子位置信號就包含在這兩路模擬信號之中，要從其中解碼出轉子位置的高精 度的數(shù)字信號十分困難。因此，如何從旋轉變壓器的輸出電壓信號精確快速地解碼出位置 信息就具有研究價值與意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種能將旋轉變壓器的輸出電壓信號精確快速地解碼出角 度的系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0006] -種基于CORDIC反正切算法的旋轉變壓測角系統(tǒng)，其組成包括：接口電路磁信號 幅值采樣模塊和角度值計算模塊，其中電流放大電路和模擬濾波電路與旋轉變壓器勵磁繞 組和轉子繞組相連。
[0007] 所述的一種基于CORDIC反正切算法的旋轉變壓測角系統(tǒng)，其特征是atan2函數(shù)返 回給定的X及Y坐標值的反正切值。反正切的角度值等于X軸正方向與通過原點和給定坐 標點（X，Y)的射線之間的夾角。
[0008] 所述的一種基于CORDIC反正切算法的旋轉變壓測角系統(tǒng)，其特征是對旋轉變壓 器的測速采用的是測周期法，即"T法"，考慮到旋轉變壓器的勵磁頻率不高僅為50Hz，因此 其額定工作條件下的轉速也不會很高，而測周期法正好適用于低轉速的情況。
[0009] 所述的一種基于CORDIC反正切算法的旋轉變壓測角系統(tǒng)，其特征是旋轉變壓器 的轉向在某些場合中需要測量，如旋轉變壓器作為測量元件與電機同軸連接時，有時需要 關心電機的轉向。
[0010] 建立了 MSP430與旋轉變壓器之間的接口電路，利用轉子測量的原理采用勵磁信 號幅值采樣和C0RDIC反正切算法計算出角度值。MSP430內(nèi)部的DAC通過電流放大電路和 模擬濾波電路與旋轉變壓器勵磁繞組和轉子繞組相連。
[0011] 本發(fā)明還包括：
[0012] 1、在本系統(tǒng)的arctg反正切實現(xiàn)中，直接調(diào)用了 C語言的庫函數(shù)math, h中的 atan2函數(shù)，其算法原理的核心思想就是C0RDIC算法。atan2函數(shù)返回給定的X及Y坐標 值的反正切值。反正切的角度值等于X軸正方向與通過原點和給定坐標點（X，Y)的射線之 間的夾角。結果以弧度表示并介于~n之間(不包括-n)。X，Y分別就是已采集的余 弦繞組合正弦繞組的電壓值的數(shù)字量。但是系統(tǒng)要求的測量角度范圍為0~2 ，因此需要 對最終的輸出結果進行修正，其修正公式為：
【主權項】
1. 一種基于CORDIC反正切算法的旋轉變壓測角系統(tǒng)，其組成包括：接口電路磁信號幅 值采樣模塊和角度值計算模塊，其中電流放大電路和模擬濾波電路與旋轉變壓器勵磁繞組 和轉子繞組相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于CORDIC反正切算法的旋轉變壓測角系統(tǒng)，其特征是 atan2函數(shù)返回給定的X及Y坐標值的反正切值。反正切的角度值等于X軸正方向與通過 原點和給定坐標點化巧的射線之間的夾角。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于CORDIC反正切算法的旋轉變壓測角系統(tǒng)，其特征是 對旋轉變壓器的測速采用的是測周期法，即"T法"，考慮到旋轉變壓器的勵磁頻率不高僅為 50Hz，因此其額定工作條件下的轉速也不會很高，而測周期法正好適用于低轉速的情況。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于CORDIC反正切算法的旋轉變壓測角系統(tǒng)，其特征 是旋轉變壓器的轉向在某些場合中需要測量，如旋轉變壓器作為測量元件與電機同軸連接 時，有時需要關也電機的轉向。
【專利摘要】一種基于CORDIC反正切算法的旋轉變壓測角系統(tǒng)，其組成包括：接口電路磁信號幅值采樣模塊和角度值計算模塊，其中電流放大電路和模擬濾波電路與旋轉變壓器勵磁繞組和轉子繞組相連。提供了一種能將旋轉變壓器的輸出電壓信號精確快速地解碼出角度的系統(tǒng)。建立了MSP430與旋轉變壓器之間的接口電路，利用轉子測量的原理采用勵磁信號幅值采樣和CORDIC反正切算法計算出角度值。MSP430內(nèi)部的DAC通過電流放大電路和模擬濾波電路與旋轉變壓器勵磁繞組和轉子繞組相連。
【IPC分類】H02P23-14
【公開號】CN104682818
【申請?zhí)枴緾N201310626294
【發(fā)明人】白璐
【申請人】哈爾濱功成科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月29日