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2. 1. 2 检测模块
检测模块主要包括电流检测电路和位置检测电路。其中电流检测采用莱姆电流型霍尔传感器LT308-S7，其具有抗干扰能力强、灵敏度高、线性度好、温漂小等优点。为了减小在电流较弱时的检测误差，本文设计了如图3 所示的增益可调的电流检测电路，传感器输出的电流信号经过精密电阻采样后转换为电压信号Vi，经过电压跟随电路、三级放大电路和肖特基二极管钳位电路，输 出电压Vo( Vo= 3nVi /20 + 1. 5，n 为放大倍数) 到STM32 的A/D 模块进行处理。其中开关芯片DG403 由STM32 控制，用于调整电流检测电路增益，小电流选择大增益，大电流反之。由于大扭矩电机额定电流可达232 A，若检测电路增益不可调，则当电流较弱时检测电路的放大增益相对较小，电流的检测精度会降低，而采用增益可调的检测电路可以在电流较弱时提高增益，从而 减小检测误差，提高电流检测的分辨率。
表1 为DG403 控制信号与电流检测电路增益放大倍数的对应关系。
表1 DG403 控制信号与增益放大倍数对应表
考虑港口机械存在较强振动和冲击[6]，本文利用旋转变压器YS 210XFDW9574A 进行位置检测。其解码电路如图4 所示，采用AD2S99 芯片为旋转变压器提供激励信号，AD2S90 芯片作为旋转变压器/数字转换器( RDC) 。AD2S90 以同步串行方式( SPI) 与控制芯片STM32 之间进行通讯，AD2S99 的励磁信号源的频率可以通过SEL1、SEL2、FBIAS 引脚进行设置，此处激磁频率设为10 KHz，通过AD2S99 内部处理后产生的输出信号SYNREF 与AD2S90 的REF 脚相连，可以补偿旋转变压器一次侧到二次侧的相位偏差，保证它的转换精度。
图3 电流检测电路
图4 旋转变压器解码电路
图5 所示为旋转变压器激励调理电路，旋转变压器激励信号由AD2S99 提供，激励调理电路对激励信号进行放大、滤波，激励调理电路的外部电源采用± 15 V 双电源供电，保证电路静态工作点调零; Ci1为耦合电容，隔直通交; Cf1为补偿相位用;NPN 和PNP 三极管构成推挽电路，用以消除交越失真。
图5 旋转变压器激励调理电路 |
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