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旋转变压器原理及其在自动控制中的应用

供稿:随时随地 2005/11/24 19:47:00

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摘要:介绍旋转变压器(简称旋变)分类、结构特点、工作原理和解码方法, 以及在各行各业中的具体应用,还有与其相关的工业设备(SMARTCAM)的应用特点。关键词: 旋转变压器,SMARTCODER,SMARTCAM旋转变压器  简称旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时,输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系,或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角成线性关系。它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输,也可以作为两相移相器用在角度--数字转换装置中。  按输出电压与转子转角间的函数关系,主要分三大类旋转变压器: 1.正--余弦旋转变压器----其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。 2.线性旋转变压器----其输出电压与转子转角成线性函数关系。 线性旋转变压器  按转子结构又分成隐极式和凸极式两种。 3.比例式旋转变压器----其输出电压与转角成比例关系。结构说明  由于我司只销售日本多摩川公司的正余玄旋转变压器,所以在此介绍的旋转变压器皆为正余玄型的。  旋变由转子和定子绕组构成,并且两者相互独立,初级和次极线圈都绕在定子上,转子由两组相差90度线圈组成,采用无刷设计,如图1所示。



图2是旋转变压器电气示意图
图2是旋转变压器电气示意图

旋变的输入输出电压之间的具体函数关系如下所示:
设转子转动角度为θ,初级线圈电压(即励磁电压): ER1-R2=E*Sin2∏ft
f:励磁频率, E:信号幅度
那么输出电压ES1-S3=K*E*Sin2∏ft*Cosθ; ES2-S4=K*E*Sin2∏ft*Sinθ
K:传输比, θ:转子偏离原点的角度
令θ=ωt,即转子做匀速运动, 那么其输出信号的函数曲线可表示为图3所示,图中信号频率为f,即励磁信号频率,最大幅度为E,包络信号为Sinωt和Cosωt,解码器就是通过检测这两组输出信号获取旋变位置信息的。
  不难看出,励磁频率越高, 旋变解码精度也  就越高, 而电压幅度则对解码没有很明显的影响。只需达到一定的电压数值即可。
旋变转子旋转角度
旋变转子旋转角度

解码
  日本多摩川公司推出了自己的多款解码芯片,其原理都基本相同,如图4所示,解码芯片原理框图:如果图中Vsr=0, 那么θm=θRD. 即可解码出转子转角。


  解码芯片输出方式有增量式输出和绝对式输出, 增量式输出时分辨率为1024C/T,绝对式输出输出位数为12位。而且可以输出方向信号和错误信号,外围电路简单,只需少许元件就可以完成解码工作。
  日本多摩川公司先后推出的几款名为SMARTCODER的解码芯片, 早期的有AU6802,AU6802N1,以及最近的AU6803等。
  此外, 旋变和多摩川的SMARTCAM配合可以模拟机械凸轮的运动控制,可以用于取代粗糙笨重的机械凸轮。成为工业控制中高效而又廉价的控制工具。  针对多摩川旋变我司已经开发出解码板(即所谓的R/D转换板),能同时解码出增量式信号和绝对式信号,配合旋变, 可以象使用编码器一样在变频以及SEVO系统中使用, 欢迎各位来电咨询或洽谈购买。 至于具体的解码电路就不在此介绍, 读者朋友可以在相关的网站上搜索到芯片资料和相关的应用电路, 如有疑问也可以直接拨打我公司电话咨询。多摩川旋变特征  由于旋转变压器本身的结构特点,所以具有耐恶劣环境的能力,具体参数如下:温度范围: -55℃~155℃
振 动: 196m/s²(20G)10~500Hz
冲 击: 981 m/s² (100G)10ms
湿 度: 90% Rh Min. at60℃
转 速: 100~500RPS  此外, 旋转变压器采用无刷设计, 所以无需维护, 使用可靠,寿命长, 对机械和电气噪音不敏感。
  由于旋变以上特点, 所以被广泛应用在SEVO控制系统、机器人系统、机械工具、 汽车、电力、冶金、纺织、印刷、航空航天等领域。联系
公司:艾而特工业自动化设备有限公司
地址:深圳市泰然工贸园云松5D
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联系人:熊伟

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