旋转变压器在转子位置测量中的应用

引言
   
在军用车辆交流传动系统中，由于要适应冲击震动和温湿度变化等恶劣的工作环境，普通检测转子位置的光电编码器很容易损坏，而旋转变压器由于其坚固耐用且可靠性高，可以很好地解决这一问题。但旋转变压器是一种模拟机电元件，不能满足数字化的要求，故需要接口电路实现其模拟信号与控制系统数字信号之间的相互转化，这类接口电路是一类特殊的模/数转换器，也就是我们常说的旋转变压器/数字转换器(RDC)。

RDC电路设计

主要器件及原理
   
本系统采用日本多摩川公司生产的TS262N21E11无刷旋转变压器。电路中主要采用了ADI公司的两个R/D转换器AD2S90和程控振荡器AD2S99，二者要配合使用。

AD2S90是RDC电路设计的核心，内部功能模块主要是由相敏检测器、乘法器、压控振荡器(VCO)、增减计数器形成的闭环反馈系统。当旋转变压器的两路定子绕组的输出信号Esinwtsinq和Esinwtcosq分别送入AD2S90的sin和cos输入引脚后，经过其内部运放再送至乘法器中，此时，若内部增减计数器输出的初始数字角度j也被送入乘法器，则经乘法运算后得到的输出信号为Esinwtcosqsinj和Esinwtsinqcosj，二者再进行相减运算便得到输出信号Esinwtsin(q-j)，信号中的误差部分被送入由相敏检测器、乘法器、压控振荡器、增减计数器形成的闭环反馈系统，使sin(q-j)=0，即q-j=0，此时增减计数器输出的数字角度j就是转子的位移角度。
   
AD2S99是专为旋转变压器／数字转换器提供的励磁信号源，信号频率有4种选择，即2kHz、5kHz、10kHz和20kHz。它不仅为AD2S90提供同步基准电压信号，同时还给旋转变压器提供高品质的正弦波励磁信号，还具有信号相位补偿和信号丢失检测等优点。

RDC电路的总体设计方案
   
旋转变压器二次绕组输出的两路信号sinj和cosj作为AD2S90的位置角检测的模拟信号输入，通过屏蔽双绞线，分别接到AD2S90相应的输入端SIN和SINL0。同时，COS和COSL0的信号作为反馈信号接至AD2S99，通过AD2S99内部处理后产生输出信号SYNREF(为±3Vp-p方波输出信号且相位与SIN和COS输入信号保持一致)，连接至AD2S90的REF引脚，用于补偿旋转变压器一次侧到二次侧的相位偏差，否则会降低RDC的转换精度。