关键字：自整角机 变压器 LVDT 运算放大器
自整角机是一种感应式的微电机，它利用电磁感应原理将机械转角或直线位移精确地转化成电信号。它是自动控制系统中的同步元件，利用两台或多台自整角机在电路上的联系，可以使相隔一定距离、机械上互不连接的两根或多根转轴保持同步旋转或产生相同的转角变化。
自整角机按其使用要求不同，可分为控制式自整角机和力矩式自整角机，按结构形式不同可分为接触式和无接触式两大类。由于自整角机良好的抗震动、冲击和可在油污等恶劣环境下工作的特点，在现代技术领域的各部门中，它被广泛应用于随动系统和远程控制等方面。现代流行的自整角机数字化技术主要有单RC相移法，双RC相移法，实时三角函数发生器方案，利用AD和uP的解决方案，跟踪型解决方案等。由于跟踪型解决方案具有实时性强，抗干扰能力好的特点，现在大部分转化方案都采用此方案。
本文基于应用者的角度介绍了自整角机的基本结构及工作原理，通过分析跟踪型转换芯片RD-19230的功能特点，设计了简单有效的外围接口电路。
1 自整角机原理
自整角机是自动控制系统中传递转角位置信息的微电机，在自整角机和伺服机构组成的随动系统中，与发送轴或主动轴耦合的自整角机称为发送机，与接受轴或被动轴耦合的的自整角机称为接收机。
控制式自整角接收机输出的是与两轴转角差成一定关系的电压，该电压控制交流伺服电动机去带动被动轴旋转，故能带动较大负载。由于接收机工作在变压器状态，故通常称为自整角变压器。力矩式接收机直接输出力矩并带动负载，但带载能力差，只能带动指针、刻度盘等轻负载，常用于角度传输精度要求不很高的指示系统中。图1为自整角机原理图。
3 测试结果
根据转换要求，设置RD-19230外围参数，测试将其内部采样频率设为67 kHz，选择最大跟踪速率，100 Hz带宽的16位变换组件，10rps的跟踪速率以及4 V的速度输出电压，具体设置参考芯片手册。
测试信号选择可编程旋转变压器／自整角机标准5300发送器发送，将励磁信号电压设为26Vrms，信号线线电压为11．8Vrms，选择自整角机档。
根据输入线线电压11．8Vrms及芯片转换电压2Vrms，通过公式(11)、(12)配置接口电路中电阻R0、Rf1、Rf2的阻值。
通过数字示波器观察电路励磁信号，自整角机输出信号及接口电路变换输出信号，结果波形如图4～图8所示。
根据图中所示，在确定的角度下，自整角机三路线线信号在电压上呈120°正弦关系，接口电路转换输出信号为两路电压正交信号，根据角度不同，两路信号电压峰值不同，单路最大时电压为2Vrms。测试结果完全符合设计要求。
4 结论
由电阻网络组成的自整角机到RD-19230转换芯片的接口电路，结构简单，通过与芯片内部的运算放大器结合而成，使电路的稳定性好，而通过两路的正交信号跟踪处理转换成数字信号，解决了单路噪声引起的过大误差，提高了转换的精度，电路通过对称的电阻结构，能有效地将不同幅值的信号处理到芯片要求范围。通过测试，接口电路处理方法简单，可靠性好，精度高，抗干扰能力强，能够完全满足高速自整角机控制系统的要求。 |
