變壓器轉(zhuǎn)換模塊及外圍電路設(shè)計-設(shè)計應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯變壓器轉(zhuǎn)換模塊及外圍電路設(shè)計-設(shè)計應(yīng)用1數(shù)字/旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換模塊概述

中國船舶工業(yè)總公司第七研究院第七一六研究所生產(chǎn)的SXZ系列數(shù)字/旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換模塊是一種全電子的旋轉(zhuǎn)變壓器模擬裝置，也叫固態(tài)旋轉(zhuǎn)變壓器，其功能是將輸入數(shù)字全角量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)變壓器信號。該模塊是計算機與控制系統(tǒng)之間的理想接口電路，可用于伺服機構(gòu)、位置控制、火控系統(tǒng)、模擬器和工業(yè)控制中。

2數(shù)字/旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換模塊基本工作原理

數(shù)字/旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換模塊的原理框圖如圖1所示。轉(zhuǎn)換模塊主要由參考變壓器、鎖存器、正弦乘法器、余弦乘法器、象限選擇開關(guān)、功率放大器和輸出變壓器等幾部分組成。

當(dāng)數(shù)據(jù)總線上是代表角度的數(shù)字量時，控制脈沖的低電平將這些數(shù)字量鎖存起來。若數(shù)字量為14位二進制數(shù)，則“ENM”對應(yīng)高8位，“ENL”對應(yīng)低6位。數(shù)字旋轉(zhuǎn)變壓器先將角度信息經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換變?yōu)橹绷髂M信號，再按平面坐標(biāo)進行分解，分解方法如圖2所示。設(shè)輸入數(shù)字量和轉(zhuǎn)換后得到的模擬量所代表的角度為α，以坐標(biāo)原點為起點，沿α方向取單位長度線段，將該線段向兩坐標(biāo)軸投影，則X軸和Y軸上的投影分別為sinα和cosα。分解后的兩個直流模擬量經(jīng)過交流乘法器后，變?yōu)榻涣餍盘枴?/p>

交流參考信號接在參考輸入端，經(jīng)變壓器降壓后送到數(shù)字旋轉(zhuǎn)變壓器中。交流參考信號與sinα和cosα兩個直流信號相乘后，就得到兩路交流輸出信號。這兩路交流輸出信號的幅值分別隨兩個直流信號的變化而變化，頻率與交流參考信號相同。兩路交流信號分別送到中心線相互垂直的兩線圈中，則在兩線圈中形成交變磁場，兩個交流磁場的向量的大小和方向，分別由sinα和cosα的大小和正負決定，如圖3所示。這兩個交流磁場合成后，所得合成磁場的向量方向，正好沿cosα信號軸正方向順時針轉(zhuǎn)過α角。由此可見，輸出的兩路交流信號在空間合成磁場的向量方向，就是輸入數(shù)字量所代表的角度值。這樣，數(shù)字旋轉(zhuǎn)變壓器就把代表角度的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成了兩路交流模擬信號，其合成交變磁場的方向就代表這個輸入的角度值。

3模塊主要技術(shù)指標(biāo)

該系列模塊有多個型號，下面是14SXZ1413的主要性能指標(biāo)：

輸入代碼14位

輸出精度±4分

分辨率1.3分

負載能力1.3VA

參考電壓36V/400Hz

輸出電壓11.8V/400Hz

4模塊輸出電路設(shè)計

模塊共有6個模擬信號接線端子，其中，RH和RL接交流參考信號，S1、S2、S3和S4接旋轉(zhuǎn)變壓器。

為改善轉(zhuǎn)換器負載，提高其負載能力，應(yīng)在接收機的輸入端并聯(lián)調(diào)諧電容，如圖4所示。其目的是使并聯(lián)電容與接收機感性負載產(chǎn)生并聯(lián)諧振，使轉(zhuǎn)換器的有功功率輸出，以減小對轉(zhuǎn)換器的輸出功率要求。調(diào)諧電容容值的確定方法有如下兩種：

種為實驗確定法。將圖4中的電容器改為可變電容器，輸入端串一個交流毫安表，在S1和S3之間加入額定激磁電壓。調(diào)整可變電容容值，使毫安表的讀數(shù)，此時的電容值，即為調(diào)諧電容值。

第二種為理論計算法。驅(qū)動控制式變壓器所需功率可表示為：

因此，調(diào)諧電容起到了改善負載特性、提高轉(zhuǎn)換器的負載能力的作用。

幾點說明：（1）調(diào)諧電容應(yīng)選用精度產(chǎn)品，盡量使幾個調(diào)諧電容容值相等；（2）調(diào)諧電容的耐壓應(yīng)大于300V,以免造成擊穿；（3）當(dāng)轉(zhuǎn)換器與負載斷開時，應(yīng)同時將調(diào)諧電容與轉(zhuǎn)換器斷開，以免造成轉(zhuǎn)換器的損壞。（4）調(diào)諧電容只適用于無源負載。

5模塊輸入電路設(shè)計

模塊的輸入信號為并行自然二進制碼，“1”腳對應(yīng)180度，“2”腳對應(yīng)90度，“3”腳對應(yīng)45度，余類推。

由于輸入信號是數(shù)字量，故可以用多種方法來給定，如單片機的輸出口、I/O板的輸出口等。為減小干擾，模塊電路與計算機之間應(yīng)采用光電隔離。在實際應(yīng)用中，筆者還發(fā)現(xiàn)，若直接將光隔離片輸出端與模塊輸入端相連，則模塊發(fā)熱量較大，若中間增加一個非門，則發(fā)熱量小得多。該現(xiàn)象對“旋轉(zhuǎn)變壓器/數(shù)字”轉(zhuǎn)換模塊尤為明顯。

控制線上的邏輯“高”電平使輸入實現(xiàn)透明，轉(zhuǎn)換器的輸出將跟隨數(shù)字輸入量變化。當(dāng)“ENM”、“ENL