專利名稱：基于單fpga的旋轉變壓器解碼處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及旋轉變壓器領域，具體地，涉及一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置。
背景技術：
在力加載控制系統中需要對電機的角位置、速度進行閉環控制，從而實現高逼真度的力加載，所以角位置、速度測量是否精確對系統而言非常關鍵。傳統的角位置、速度檢測主要以光電編碼器為主，但光電編碼器每個碼道的黑白分界線總有一半與相鄰內圈碼道的黑白分界線是對齊的，這樣就會因黑白分界線刻畫不精確造成粗誤差等缺點，隨著電子工業的發展，電子元器件集成化程度的提高，旋轉變壓器的信號處理電路變得簡單、可靠，價格也大大下降，因此，運用旋轉變壓器實現角位置、速度檢測的方法由于其測速范圍寬、 精度高、動態響應好、簡便可靠等優點而在航空航天、工業、交通以及民用領域得到了廣泛的應用。目前，大部分的旋轉變壓器信號解碼都采用專用的旋轉變壓器模數轉換電路來完成，并運用微處理器和CPLD來共同完成相應的控制，但是外圍電路和各個模塊之間的通信比較復雜，而且系統結構不靈活。

實用新型內容本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置，以實現外圍電路和各個模塊之間的通信簡單，而且系統結構靈活的優點。為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置，其特征在于，包括DSP控制電路、FPGA電路、模數轉換電路、輸入信號的調理電路、輸出勵磁信號緩沖電路和旋轉變壓器，所述FPGA電路與模數轉換電路電連接，所述輸出勵磁信號緩沖電路的輸入端電連接在模數轉換電路上，其輸出端電連接在旋轉變壓器上，所述旋轉變壓器的輸出端電連接在輸入信號的調理電路上，輸入信號的調理電路的輸出端電連接在模數轉換電路上，所述DSP控制電路與FPGA電路電連接在一起。根據本實用新型的優選是實施例，上述輸入信號的調理電路為4路輸入信號的調理電路。根據本實用新型的優選是實施例，上述輸出勵磁信號緩沖電路為2路輸出勵磁信號緩沖電路。根據本實用新型的優選是實施例，上述FPGA電路上連接有至少兩路模數轉換電路。本實用新型的技術方案，采用FPGA電路實現多路電機角角位置、速度和加速度信號的檢測和解碼處理，從而實現了多維伺服加載系統的閉環控制，因采用單個FPGA電路控制多路旋轉變壓器，使得外圍電路和各個模塊之間的通信簡單。整個系統結構比較靈活。本實用新型的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖I為本實用新型實施例所述的基于單FPGA的雙旋轉變壓器解碼處理裝置的工作框圖；圖2為本實用新型實施例所述FPGA讀取兩路旋轉變壓器位置和速度信號的流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置，包括DSP控制電路、FPGA電路、模數轉換電路、輸入信號的調理電路、輸出勵磁信號緩沖電路和旋轉變壓器，FPGA電路與模數轉換電路通過導線連接在一起，輸入信號的調理電路的輸入端通過導線連接在模數轉換電路上，其輸出端通過導線連接在旋轉變壓器上，旋轉變壓器的輸出端通過導線連接在輸入信號的調理電路上，輸入信號的調理電路的輸出端通過導線連接在模數轉換電路上，DSP控制電路與FPGA電路連接在一起。其中輸入信號的調理電路為4路輸入信號的調理電路。輸出勵磁信號緩沖電路為2路輸出勵磁信號緩沖電路。FPGA電路上連接有至少兩路模數轉換電路。DSP控制電路為整個裝置的主控制器，讀取FPGA電路采集的電機的角位置、速度、加速度信號；FPGA電路發出片選信號給模數轉換電路，設定該模數轉換電路的閥值，并選通一路模數轉換電路，關閉另外的模數轉換電路，讀取旋轉變壓器的相應的角位置和速度數字信號并計算出相應的加速度信號，把它們存貯在FPGA電路的相應地址中；模數轉換電路將接受的來自上述FPGA電路和輸入信號的調理電路的信號進行數模轉換；輸出勵磁信號緩沖電路將上述模數轉換電路轉換的勵磁信號經過功率放大處理之后輸出給旋轉變壓器；輸入信號的調理電路將旋轉變壓器輸出的代表電機角位置和速度的正余弦信號經過濾波和放大處理后輸出給所模數轉換電路。一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理方法，包括以下步驟由FPGA電路發出片選信號，同時選通模數轉換電路，并根據系統的實際需要，由FPGA電路對模數轉換電路的寄存器進行閾值的給定；FPGA電路發出片選信號，選通一路模數轉換電路，關閉其他路模數轉換電路；選通的模數轉換電路按照事先設定的閾值輸出相應的勵磁信號；[0027]輸出勵磁信號緩沖電路將上述勵磁信號進行功率放大處理后輸出給旋轉變壓器；旋轉變壓器接受到上述放大處理后的勵磁信號進行旋轉；輸入信號的調理電路將旋轉變壓器輸出的代表電機角位置和旋轉速度的正余弦信號經過濾波和放大處理后輸出給所模數轉換電路；模數轉換電路將上述處理后的模擬信號轉換為數字信號，并輸出給FPGA電路；FPGA電路按照相應的時序讀取相應的電機角位置和速度數字信號，并計算出相應的加速度信號，并將電機角位置、速度和加速度的信號信息存貯在FPGA電路的相應地址中。如圖I所示為雙旋轉變壓器信號解碼處理裝置和方法，其外圍電路包括兩個4路 輸入信號的調理電路，兩個2路輸出勵磁信號的緩沖電路，2路模數轉換電路，FPGA電路； 首先由FPGA模塊發出片選信號，同時選通所述A、B兩路模數轉換電路，并根據系統的實際需要，由FPGA電路對A、B兩路模數轉換電路的寄存器同時進行閾值的給定；然后再由FPGA電路發出片選信號，選通A路模數轉換電路，關閉B路模數轉換電路，并按照相應的時序，由FPGA電路讀取相應的位置和速度數字信號，并計算出相應的加速度信號，把它們存貯在FPGA電路的相應地址中；最后再由FPGA電路發出片選信號，選通B路模數轉換電路，關閉A路模數轉換電路，并按照相應的時序，由FPGA電路讀取相應的電機角位置和速度數字信號，并計算出相應的加速度信號，把它們存貯在FPGA電路的相應地址中。輸入信號的調理電路，將由旋轉變壓器輸出的代表電機角位置和速度的模擬正余弦信號進過濾波和放大處理得到模數轉換電路可以接受的信號并輸入。各路輸出勵磁信號緩沖電路，接受模數轉換電路輸出的勵磁信號經過功率放大電路處理之后得到旋轉變壓器需要的勵磁信號并輸入。FPGA電路采用cyclone II系列電路,是Altera公司從根本上針對低成本進行設計的高性能和低功耗的FPGA，由使用方便的免費Quartus II網絡版設計軟件、多種知識產權(IP )提供支持，可以迅速實現低成本FPGA方案開發。旋轉變壓器模數轉換電路采用AD2S1210芯片，是Analog Devices公司的一款10至16位分辨率旋轉變壓器數字轉換器，集成片上可編程正弦波振蕩器，為旋轉變壓器提供正弦波勵磁，實現了比率跟蹤轉換、系統故障檢測，大大改善了應用的靈活性，可以很好的實現位置、速度信號精確轉換。最后應說明的是以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置，其特征在于，包括DSP控制電路、FPGA電路、模數轉換電路、輸入信號的調理電路、輸出勵磁信號緩沖電路和旋轉變壓器，所述FPGA電路與模數轉換電路電連接，所述輸出勵磁信號緩沖電路的輸入端電連接在模數轉換電路上，其輸出端電連接在旋轉變壓器上，所述旋轉變壓器的輸出端電連接在輸入信號的調理電路上，輸入信號的調理電路的輸出端電連接在模數轉換電路上，所述DSP控制電路與FPGA電路電連接在一起。
2.根據權利要求I所述的基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置，其特征在于上述輸入信號的調理電路為4路輸入信號的調理電路。
3.根據權利要求I所述的基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置，其特征在于上述輸出勵磁信號緩沖電路為2路輸出勵磁信號緩沖電路。
4.根據權利要求I所述的基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置，其特征在于上述FPGA電路上連接有至少兩路模數轉換電路。
專利摘要本實用新型公開了一種基于單FPGA的旋轉變壓器解碼處理裝置，包括DSP控制電路、FPGA電路、模數轉換電路、輸入信號的調理電路、輸出勵磁信號緩沖電路和旋轉變壓器，FPGA電路與模數轉換電路電連接，輸出勵磁信號緩沖電路的輸入端電連接在模數轉換電路上，其輸出端電連接在旋轉變壓器上，旋轉變壓器的輸出端電連接在輸入信號的調理電路上，輸入信號的調理電路的輸出端電連接在模數轉換電路上，DSP控制電路與FPGA電路電連接在一起。實現了外圍電路和各個模塊之間的通信簡單，而且系統結構靈活的目的。
文檔編號H02P6/08GK202435329SQ201120523130
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者李帥兵, 李曉青, 李欣, 董海鷹, 閆軍 申請人:蘭州交通大學