为了测量电磁耦合位移传感器的角度位置，使用了由AD2S80A旋转变压器组成的角度测量系统，并介绍了其工作原理，硬件配置和相关参数的选择。究了系统接口和DSP的设计，提出了利用锁来解决读取AD2S80A时的延迟问题，从而提高了伺服系统的实时性能。转变压器是常用的角度位置传感器。可以测量相对位置的角位置光电编码器相比，旋转变压器除了可以测量的绝对位置外，还可以可靠地使用，具有宽温度范围，耐潮湿，耐冲击，辐射且无需维护，价格便宜，可在恶劣的工作条件下使用。一个常用的角度位置传感器环形电位器，其精度对温度变化，滑块和可变电阻之间的磨损和污垢敏感。一方面，旋转变压器具有精度高，使用寿命长，耐油和耐冲击的优点。于上述特点，旋转变压器广泛用于伺服系统，机器人系统，机床，汽车，电力，航空航天等领域。是，旋转变压器的输出信号在发送到DSP进行控制之前，必须经过数字/模拟转换处理。
了解决复杂的解码情况，ADI公司已经设计了专用集成电路来简化其设计。是需要注意的是，当DSP直接从AD2S80A读取输出数据时，它必须等待大约600 ns才能获得稳定和高效的数据，这显然不利于DSP的实时性。统控制。
文设计的接口电路旨在解决读取DSP AD2S80A的延迟问题，以满足实时系统控制的要求。转变压器是基于电磁感应原理的自动可调位置传感器[1]。图1所示，转子和定子装有两个90度电角的绕组。用[VR = EPsin（2πft）]激励励磁绕组时，转子绕组将产生一个电势，该电势由大小与轴线d之间的角度的正弦和余弦函数之间的关系引起固定转子的绕组。且[V正= E sin（2πft）sinφ，] [V Yu = E sin（2πft）cosφ。式中的[Φ]是转子的旋转角度。成的正弦和余弦信号也必须先发送到RDC进行求解，然后再发送到DSP进行控制。AD2S80A的作用是使用解析器格式的输入信号（[V plus]和[V extra]）来计算角度[θ]，并将其转换为所需数据类型的输出。公式中：[K]是完整的放大倍率。[V’e]通过积分链路发送到压控振荡器（VCO），VCO将生成与输入控制信号的幅度成比例的脉冲序列。冲序列被发送到计数器以递增或递减计数，计数的方向取决于输入电流的极性。闭环系统稳定时，[V’e]的输出为零。时，计数器中的数字角度[θ]是旋转变压器的当前旋转角度[φ，]转换为数字量是RDC [2]的最终输出。AD2S80A是单芯片10/12/14 / 16位数字至旋转变压器，采用40引脚DIP或44引脚LCC陶瓷封装。户可以通过SC1和SC2输入的逻辑状态将数字输出分辨率设置为10、12、14、16位，分别对应于62，400 rpm，15，600 rpm，3，900 rpm， 975 rpm /最小最大跟踪速度通过定义不同的电阻和外围设备容量，用户可以获得不同的动态特性，例如带宽和最大跟踪速度。
文选择的分辨率为16 b。RDC的连接图如图2所示。关外围电路的具体计算方法，请参见技术资料[3？ 4]。于AD2S80A中没有激励电路（可编程正弦振荡器已集成到American Analog Devices的另一个AD2S1200芯片中），因此需要外部信号发生器来提供正弦激励。率为15 kHz且幅度为5 V的正弦波信号用作参考频率。转变压器的正弦和余弦信号连接到RDC引脚SIN，SIN GND，COS和COS GND。AD2S80A的内部框图和外部连接电路如图2所示。围组件的参数选择必须尽可能接近其理想值，并在工作温度范围内工作[5]。
？ 6]。中[fREF]是参考频率。分辨率为10、12、14、16时，相应的[EDC]分别为160×10-3、40×10-3、10×10-3、2.5×10-3。中：[fBW]是闭环带宽。[fREF]为400 Hz时，[fBW]可以为100 Hz。[fREF]为5 kHz时，[fBW]可以为500 Hz至1 kHz。公式中：[n]是每转的位数。分辨率为10、12、14、16时，[n]分别为1024、4096、16384、65536。[C6，] [R7]是VCO的相位补偿，必须为固定值，通常为[C6 =] 470 pF，[R7 =] 68Ω。[R8，] [R9]构成偏振调整电路。
常，[R8 =] 4.7MΩ，[R9 =] 1MΩ。AD2S80A的16个数据输出端口被信号ENABLE和INHIBIT锁定和激活。了方便后续讨论，首先，简要说明其主要控制信号。信号。确定输出信号是否稳定和有效。转换器输入改变时，BUSY输出将是一系列TTL脉冲。次LSB值更改且AD2S80A计数器增加或减少时，都会发出BUSY脉冲。BUSY引脚直接连接到计算机。电平时，数据不稳定；高电平时，数据不稳定。弱时，数据实际上是可读的。止信号。INHIBIT的功能是禁止将数据从计数器传输到输出锁，但这不会影响跟踪功能的实现。号线连接到单片机的芯片选择信号。取单片机后，将立即释放INHIBIT。AD2S80A将自动产生一个BUSY脉冲，以刷新输出数据。活信号。确定输出数据的状态。号线连接到单片机的RD信号。
高电平时，输出数据将处于高阻抗状态；当它为低时，锁中的数据将被发送到输出端口，并且此操作过程不会干扰转换链接。新AD2S80A数据和MCU读取数据的具体过程如下：当转换器处于跟踪转换状态时（即输入发生变化） ，来自AD2S80A的BUSY信号输出一个TTL脉冲信号。MCU检测到BUSY变弱时，立即将INHIBIT设置为低电平并禁止数据更新，此时转换完成。MCU通过字节选择和启用信号分别读取数据的高字节和低字节。取后，恒温阀芯MCU立即释放INHIBIT信号，并自动生成一个BUSY脉冲以刷新输出数据。
过程的读取顺序如图3（a）所示。上所述，AD2S80A的INHIBIT逻辑输入可防止数据从16位上下计数器传递到输出锁存器。旦将INHIBIT设置为低电平，数据总线上的数据就不会立即稳定且高效，必须等待600 ns。于指令周期仅为几十纳秒的DSP，等待时间太长。是通过外围硬件电路实现的，也就是说，通过在单片机的外围设备上添加三态锁，从而使该锁每次自动锁定AD2S80A输出的数据。满足DSP的实时控制要求。设计使用后者。要使用DSP中的定时器来触发锁，锁会自动锁定AD2S80A的输出数据。定完成后，将向DSP发出脉冲以通知锁定结束。样做的优点是可以通过计时器控制控制速度，从而提高了数据读取率[7？ 8]。
AD2S80A的输出数据是16位并行数据。要两个三态锁74HC595来锁定数据，分别对应于数据总线的低8位和高8位。
74HC595是高压电源，可支持3.3 V和5 V逻辑电平，此处3.3 V电源用于完成从AD2S80A总线的5 V电平到3.3电平的转换DSP总线的V。INHIBIT连接至高电平并将ENABLE连接至低电平，AD2S80A的输出将保持刷新状态。图3（b）中可以看出，当数据被更新时，BUSY信号为高，而当数据有效时，它为弱。过NON SN54HC00A门将BUSY信号发送到74HC595的CLK可以使74HC595在数据有效时锁定AD2S80A的数据。DSP不需要读取数据时，INHIBIT设置为高电平，每个下降沿BUSY将触发一个脉冲，并且更新后的数据将被锁定在锁中。DSP需要读取数据时，请将INHIBIT设置为低电平，这样可以防止当锁的内容更改时，无需等待即可读取数据；读取后，请将INHIBIT设置为高电平，可以提高实时性能。制系统。了增加总线驱动能力并确保DSP可以正常读取锁中的数据，有必要在DSP数据总线和角度位置计算系统之间添加两个SN54H245。线隔离。于上面的界面设计，可以获得有关转子角位置的最新数据[9-10]。
统接口的框图如图4所示。文介绍的旋转变压器的信号调理电路避免了AD2S80A等待禁止和其他信号引起的读取延迟问题。种接口电路简单，实用，价格便宜，有效地提高了数据读取速率，还使系统能够满足实时控制的要求。
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