基于FPGA的雙通道旋轉變壓器測角系統(tǒng)

O 引言
旋轉變壓器是一種電磁感應式傳感器，用來測量旋轉物體的轉軸角位移和角速度，它由定子和轉子組成。其中定子繞組作為變壓器的原邊，接受勵磁電壓，轉子繞組作為變壓器的副邊，通過電磁耦合得到感應電壓。為了提高測量精度，采用雙通道旋轉變壓器。雙通道旋轉變壓器采用單相定子激磁、兩相定子感應輸出。在激磁繞組加上激磁電壓Uref后，在粗軸的定子繞組中感應出正余弦電壓Uc_sin，Uc_cos，在精軸的定子繞組中也感應出正余弦電壓Uf_sin，Uf_cos。
AD2S82A和AD2S80A是美國模擬器件公司(Analog Devices Inc)生產的分解器數(shù)字轉換器(簡稱RDC)。AD2S8X系列RDC可將轉角轉換成與轉角成比例的數(shù)字量，它實質上是一種特殊的模數(shù)轉換器。
AD2S82A和AD2S80A都屬于AD2S8X系列中的產品，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)的第四代產品，內部具有獨立的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，分別作為旋轉變壓器粗碼盤和精碼盤輸出信號的解碼器，將旋轉變壓器輸出的模擬量轉換成與之對應的數(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，通過分段查表轉換為以度分秒顯示的角度值。

2 硬件電路設計
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)組合和角度轉換。