Архитектура и принцип работы

Принцип преобразования сигналов СКВТ в код угла

В основе преобразователя 5400ТР065А-022 лежит система регулирования с замкнтуной обратной отрицательной связью по углу поворота.

Контур 1

Следящий контур стремится свести разницу выходного и входного значения к нулю, делая свой выход равным входной координате. Контур содержит следующие элементы:

• вычислитель ошибки
• усилитель
• интегратор для демодуляции сигнала ошибки
• петлевой фильтр и интегратор для компенсации запаздывания и получения нулевой ошибки при равномерном движении датчика.

Для получения ошибки e контур в обратной связи содержит модель датчика, которая осуществляет преобразование вычисленной на предыдущем шаге координаты в виртуальные сигналы датчика $\sin\phi$, $\cos \phi$.

Контур 2

Виртуальные сигналы умножаются на входные сигналы с датчика:

$$\begin{aligned} E_0 \sin (\omega t + \Delta) \sin \theta \times \sin (\omega t + \Delta) \cos \phi & \quad \\[10pt] E_0 \sin (\omega t + \Delta) \cos \theta \times \sin (\omega t + \Delta)\sin \phi & \quad \end{aligned}$$

Вычисляется разность сигналов:

$$E_0 \sin^2(\omega t + \Delta) \times (\sin \theta \cos \phi - \cos \theta \sin \phi) \tag{1}$$

Высокочастотная составляющая $\sin^2(\omega t + \Delta) = -\dfrac{1}{2} \cos(2\omega t + 2\Delta)$ подавляется на первом интегрирующем звене контура, выполняющим роль ФНЧ.

Оставшееся выражение можно преобразовать с использованием тригонометрического тождества:

$$E_0 (\sin \theta \cos \phi - \cos \theta \sin \phi) = E_0 \sin(\theta - \phi) \tag{3}$$

При корректной работе контура разница $(\theta-\phi)$ становится малым числом, для которого верно следующее выражение:

$$E_0 \sin(\theta - \phi) \approx E_0 (\theta - \phi) \tag{4}$$

Полученное после первого интегрирования значение $E_0(\theta - \phi)$ является разницей между истинным положением ротора и вычисленной следящим контуром координатой, и это значение получено без проведения вычислений, обратных к функции СКВТ. Модель функции СКВТ в обратной связи может быть усложнена параметрами и естественными искажениями порожденных сигналов в целях увеличения соответствия виртуальных к реальным сигналам с датчика.

Взятие разницы двух последовательных по времени координат эквивалентно дифференцированию угла, а результат является угловой скоростью, из которой в контуре восстанавливается координата с помощью второго интегратора.

$$\omega[n] = \theta[n] - \phi[n-1]\\ \phi[n] = \int \omega[n]$$

Архитекутура микросхемы

Микросхема содержит два независимых блока преобразователя координата/код (далее “преобразователь 1” и “преобразователь 2”), которые могут использоваться как независимо, так и совместно для повышения точности или надежности преобразования. В обозначении регистров, принадлежащих каждому преобразователю, используется префикс “C1” и “C2“ соответственно. Каждый блок преобразователя реализует следящий принцип измерения. Для подачи возбуждающего напряжения на датчик микросхема содержит два генератора сигналов возбуждения датчиков. Сигналы с вторичных обмоток датчика преобразуются в цифровую форму и подаются на вход преобразователя, который осуществляет нахождение координаты, используя виртуальную модель датчика и контур с обратной связью.

Варианты использования микросхемы: А - два независимых СКВТ датчика, Б - подключение датчика типа Сельсин

Наличие 4 входных групп и 2 друх преобразователей позволяет использовать микросхему в различных включениях:

• один или два датчика СКВТ (с синхронным или независимым возбуждением)
• СКВТ с 4-мя выходными обмотками и одной обмоткой возбуждения
• Сельсин (3 выходных обмотки)
• один или два датчика ЛРДТ (с сихнронным или независимым возбуждением)

Микросхема позволяет использовать внешний независимый генератор возбуждения
Микросхема имеет возможность обрабатывать демодулированные сигналы