基于FPGA的雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器測角系統(tǒng)

O 引言
旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁感應(yīng)式傳感器，用來測量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度，它由定子和轉(zhuǎn)子組成。其中定子繞組作為變壓器的原邊，接受勵磁電壓，轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的副邊，通過電磁耦合得到感應(yīng)電壓。為了提高測量精度，采用雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器。雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器采用單相定子激磁、兩相定子感應(yīng)輸出。在激磁繞組加上激磁電壓Uref后，在粗軸的定子繞組中感應(yīng)出正余弦電壓Uc_sin，Uc_cos，在精軸的定子繞組中也感應(yīng)出正余弦電壓Uf_sin，Uf_cos。
AD2S82A和AD2S80A是美國模擬器件公司(Analog Devices Inc)生產(chǎn)的分解器數(shù)字轉(zhuǎn)換器(簡稱RDC)。AD2S8X系列RDC可將轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)角成比例的數(shù)字量，它實質(zhì)上是一種特殊的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
AD2S82A和AD2S80A都屬于AD2S8X系列中的產(chǎn)品，是一種單片式、分辨率可變RDC。在制造過程中它采用BiMOS工藝，使用雙極性高精度線性電路，因此具有精度高、性能穩(wěn)定及可靠性高等特點。
FPGA是可編程邏輯器件(PLD)的第四代產(chǎn)品，內(nèi)部具有獨立的I／O接口和邏輯單元CLB。使用靈活，適用性強，特別適用于復雜邏輯的設(shè)計，FPGA芯片是系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度和可靠性的最佳選擇之一。

1 總體設(shè)計方案
系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，采用集成芯片AD2S82A和AD2S80A，分別作為旋轉(zhuǎn)變壓器粗碼盤和精碼盤輸出信號的解碼器，將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的數(shù)字量。然后將它們送入FPGA中進行誤差補償和數(shù)據(jù)組合，再在FPGA中對誤差補償后的二進制角度值，通過分段查表轉(zhuǎn)換為以度分秒顯示的角度值。

2 硬件電路設(shè)計
2．1 硬件電路框圖
該硬件電路框圖如圖2所示，F(xiàn)PGA芯片作為系統(tǒng)的設(shè)計核心，對其他電路模塊進行控制，同時在FPGA中實現(xiàn)誤差補償和數(shù)據(jù)組合和角度轉(zhuǎn)換。