一种多通道同步旋变仿真测量器论文和设计-敬良胜

全文摘要

本实用新型公开了一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，包括控制板、激励输出模块、以太网驱动器和以太网接口，所述控制板经以太网驱动器与以太网接口信号连接，所述激励输出模块与控制器板信号连接，所述激励输出模块还与一个连接器信号连接；所述多通道同步旋变仿真测量器还包括同步旋变仿真模块和同步旋变测量模块中的至少一种，所述同步旋变仿真模块与控制器板信号连接，所述同步旋变仿真模块还与一个连接器信号连接，所述同步旋变测量模块与控制器板信号连接，所述同步旋变测量模块还与一个连接器信号连接。本实用新型中的多通道同步旋变仿真测量器支持激励信号输出、同步信号和旋变信号输出、同步信号和旋变信号输入等功能。

主设计要求

1.一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，包括控制板、激励输出模块、以太网驱动器和以太网接口，所述控制板经以太网驱动器与以太网接口信号连接，所述激励输出模块与控制器板信号连接，所述激励输出模块还与一个连接器信号连接；所述多通道同步旋变仿真测量器还包括同步旋变仿真模块和同步旋变测量模块中的至少一种，所述同步旋变仿真模块与控制器板信号连接，所述同步旋变仿真模块还与一个连接器信号连接，所述同步旋变测量模块与控制器板信号连接，所述同步旋变测量模块还与一个连接器信号连接。

设计方案

1.一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，包括控制板、激励输出模块、以太网驱动器和以太网接口，所述控制板经以太网驱动器与以太网接口信号连接，所述激励输出模块与控制器板信号连接，所述激励输出模块还与一个连接器信号连接；

所述多通道同步旋变仿真测量器还包括同步旋变仿真模块和同步旋变测量模块中的至少一种，所述同步旋变仿真模块与控制器板信号连接，所述同步旋变仿真模块还与一个连接器信号连接，所述同步旋变测量模块与控制器板信号连接，所述同步旋变测量模块还与一个连接器信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，所述激励输出模块包括第一控制器（1）、第一数模转换器（2）、第一功率放大器（3）和第一变压器（5），所述第一控制器（1）的第一信号端与控制板的第一信号端信号连接，所述第一控制器（1）的第二信号端经第一数模转换器（2）与第一功率放大器（3）的输入端信号连接，所述第一功率放大器（3）的输出端与第一变压器（5）的输入端信号连接，所述第一变压器（5）的输出端与一个连接器信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，所述激励输出模块还包括第一电流电压检测器（4）和第一模数转换器（7），所述第一电流电压检测器（4）串联在第一功率放大器（3）和第一变压器（5）之间，所述第一电流电压检测器（4）的信号输出端经第一模数转换器（7）与第一控制器（1）的第三信号端信号连接，所述第一控制器（1）的第四信号端与第一功率放大器（3）的控制端信号连接。

4.根据权利要求2所述的一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，所述第一变压器（5）具有至少一个输出端。

5.根据权利要求3所述的一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，所述第一电流电压检测器（4）和第一模数转换器（7）之间设置有滤波器（6）。

6.根据权利要求1所述的一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，所述同步旋变仿真模块包括第二控制器（9）、第二变压器（10）、第三变压器（11）、第一增益控制器（12）、余弦乘法器（13）、正弦乘法器（14）、第二功率放大器（15）和第三功率放大器（16），所述第二控制器（9）的第一信号端与控制板的第二信号端信号连接，所述第二控制器（9）的第二信号端分别与正弦乘法器（14）和余弦乘法器（13）的第一输入端信号连接，所述第二变压器（10）的输入端与一个连接器信号连接，所述第二变压器（10）的输出端经第一增益控制器（12）与正弦乘法器（14）和余弦乘法器（13）的第二输入端信号连接，所述余弦乘法器（13）的输出端经第二功率放大器（15）与第三变压器（11）的第一输入端信号连接，所述正弦乘法器（14）的输出端经第三功率放大器（16）与第三变压器（11）的第二输入端信号连接，所述第三变压器（11）的输出端与一个连接器信号连接。

7.根据权利要求6所述的一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，所述同步旋变仿真模块还包括第二电流电压检测器（17）、第三电流电压检测器（18）和第二模数转换器（19），所述第二电流电压检测器（17）串联在第二功率放大器（15）和第三变压器（11）之间，所述第二电流电压检测器（17）的信号输出端与第二模数转换器（19）的输入端信号连接，所述第三电流电压检测器（18）串联在第三功率放大器（16）和第三变压器（11）之间，所述第三电流电压检测器（18）的信号输出端与第二模数转换器（19）的输入端连接，所第二模数转换器（19）的输出端与第二控制器（9）的第三信号端信号连接，所述第二控制器（9）的第四信号端分别与第二功率放大器（15）和第三功率放大器（16）的控制端信号连接。

8.根据权利要求7所述的一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，所述第一增益控制器（12）和余弦乘法器（13）之间、所述第一增益控制器（12）和正弦乘法器（14）之间、所述第二电流电压检测器（17）和第二模数转换器（19）之间、所述第三电流电压检测器（18）和第二模数转换器（19）之间均设有滤波器（6）。

9.根据权利要求1所述的一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，所述同步旋变测量模块包括第三控制器（20）、第四变压器（21）、第五变压器（22）、第二增益控制器（23）、第三增益控制器（24）、第四增益控制器（25）、复合转换器（26）、第三模数转换器（27）和旋变数字转换器（28），所述第四变压器（21）和第五变压器（22）的输入端均与一个连接器信号连接，所述第四变压器（21）的输出端经第二增益控制器（23）与复合转换器（26）的第一输入端和旋变数字转换器（28）的第一信号端信号连接，所述第五变压器（22）的第一输出端经第三增益控制器（24）与旋变数字转换器（28）的第二输入端和复合转换器（26）的第二信号端信号连接，所述第五变压器（22）的第二输出端经第四增益控制器（25）与旋变数字转换器（28）的第三输入端和复合转换器（26）的第三信号端信号连接，所述旋变数字转换器（28）的第四信号端与复合转换器（26）的第四输入端信号连接，所述复合转换器（26）的输出端经第三模数转换器（27）与第三控制器（20）的第一信号端信号连接，所述第三控制器（20）的第二信号端与旋变数字转换器（28）的第五信号端信号连接，所述第三控制器（20）的第三信号端分别与第二增益控制器（23）的控制端、第三增益控制器（24）的控制端和第四增益控制器（25）的控制端信号连接，所述第三控制器（20）的第四信号端与控制板的第三信号端信号连接。

10.根据权利要求9所述的一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，所述第二增益控制器（23）与复合转换器（26）之间、所述第二增益控制器（23）与旋变数字转换器（28）之间、所述第三增益控制器（24）与复合转换器（26）之间、所述第三增益控制器（24）与旋变数字转换器（28）之间、所述第四增益控制器（25）与复合转换器（26）之间、所述第四增益控制器（25）与旋变数字转换器（28）之间、所述复合转换器（26）和第三模数转换器（27）之间均设置有滤波器（6）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，特别是涉及一种多通道同步旋变仿真测量器。

背景技术

自整角机和旋转变压器都是将沿着轴向旋转的角度位置和角速度转换成一种电信号的传感器，在各种工业领域得到了广泛的应用，例如航空、航天、自动控制等领域，自整角机\/旋转变压器以其准确和非机械连接的特点广泛应用于角度控制。现有的整角机\/旋转变压器只能进行角度的测量，功能单一，在使用时还需外部提供激励信号等；现有的激励信号提供设备产生的激励信号的幅值和频率都是固定的，通用性差。

此外，在进行一些实验时，还需要一些专门的设备来提供同步信号、旋变信号，如检测自整角机\/旋转变压器测量的精确度。目前这些提供同步、旋变信号的设备的输入变压器额定输入电压均较低，通过输入级串联电阻分压以实现更高电压输入。在确定的激励电压下这种方案不会有太大问题，但当错误接入更高电压或者电阻使用错误时，往往会造成电阻上功耗过大而烧毁；另一个显著的缺点是对不同幅度的激励信号适应性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多通道同步旋变仿真测量器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多通道同步旋变仿真测量器，其特征在于，包括控制板、激励输出模块、以太网驱动器和以太网接口，所述控制板经以太网驱动器与以太网接口信号连接，所述激励输出模块与控制器板信号连接，所述激励输出模块还与一个连接器信号连接；

优选的，所述激励输出模块包括第一控制器、第一数模转换器、第一功率放大器和第一变压器，所述第一控制器的第一信号端与控制板的第一信号端信号连接，所述第一控制器的第二信号端经第一数模转换器与第一功率放大器的输入端信号连接，所述第一功率放大器的输出端与第一变压器的输入端信号连接，所述第一变压器的输出端与一个连接器信号连接。

优选的，所述激励输出模块还包括第一电流电压检测器和第一模数转换器，所述第一电流电压检测器串联在第一功率放大器和第一变压器之间，所述第一电流电压检测器的信号输出端经第一模数转换器与第一控制器的第三信号端信号连接，所述第一控制器的第四信号端与第一功率放大器的控制端信号连接。

优选的，所述第一变压器具有至少一个输出端。

优选的，所述第一电流电压检测器和第一模数转换器之间设置有滤波器。

优选的，所述同步旋变仿真模块包括第二控制器、第二变压器、第三变压器、第一增益控制器、余弦乘法器、正弦乘法器、第二功率放大器和第三功率放大器，所述第二控制器的第一信号端与控制板的第二信号端信号连接，所述第二控制器的第二信号端分别与正弦乘法器和余弦乘法器的第一输入端信号连接，所述第二变压器的输入端与一个连接器信号连接，所述第二变压器的输出端经第一增益控制器与正弦乘法器和余弦乘法器的第二输入端信号连接，所述余弦乘法器的输出端经第二功率放大器与第三变压器的第一输入端信号连接，所述正弦乘法器的输出端经第三功率放大器与第三变压器的第二输入端信号连接，所述第三变压器的输出端与一个连接器信号连接。

优选的，所述同步旋变仿真模块还包括第二电流电压检测器、第三电流电压检测器和第二模数转换器，所述第二电流电压检测器串联在第二功率放大器和第三变压器之间，所述第二电流电压检测器的信号输出端与第二模数转换器的输入端信号连接，所述第三电流电压检测器串联在第三功率放大器和第三变压器之间，所述第三电流电压检测器的信号输出端与第二模数转换器的输入端连接，所第二模数转换器的输出端与第二控制器的第三信号端信号连接，所述第二控制器的第四信号端分别与第二功率放大器和第三功率放大器的控制端信号连接。

优选的，所述第一增益控制器和余弦乘法器之间、所述第一增益控制器和正弦乘法器之间、所述第二电流电压检测器和第二模数转换器之间、所述第三电流电压检测器和第二模数转换器之间均设有滤波器。

优选的，所述同步旋变测量模块包括第三控制器、第四变压器、第五变压器、第二增益控制器、第三增益控制器、第四增益控制器、复合转换器、第三模数转换器和旋变数字转换器，所述第四变压器和第五变压器的输入端均与一个连接器信号连接，所述第四变压器的输出端经第二增益控制器与复合转换器的第一输入端和旋变数字转换器的第一信号端信号连接，所述第五变压器的第一输出端经第三增益控制器与旋变数字转换器的第二输入端和复合转换器的第二信号端信号连接，所述第五变压器的第二输出端经第四增益控制器与旋变数字转换器的第三输入端和复合转换器的第三信号端信号连接，所述旋变数字转换器的第四信号端与复合转换器的第四输入端信号连接，所述复合转换器的输出端经第三模数转换器与第三控制器的第一信号端信号连接，所述第三控制器的第二信号端与旋变数字转换器的第五信号端信号连接，所述第三控制器的第三信号端分别与第二增益控制器的控制端、第三增益控制器的控制端和第四增益控制器的控制端信号连接，所述第三控制器的第四信号端与控制板的第三信号端信号连接。

优选的，所述第二增益控制器与复合转换器之间、所述第二增益控制器与旋变数字转换器之间、所述第三增益控制器与复合转换器之间、所述第三增益控制器与旋变数字转换器之间、所述第四增益控制器与复合转换器之间、所述第四增益控制器与旋变数字转换器之间、所述复合转换器和第三模数转换器之间均设置有滤波器。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型中的多通道同步旋变仿真测量器支持激励信号输出、同步信号和旋变信号输出、同步信号和旋变信号输入等功能，可以实现目前多个设备才能实现的功能；

（2）激励输出模块中采用高分辨率和刷新率的第一数模转换器实现了激励信号幅值和频率的连续可调，能够满足多种使用环境的需求；

（3）本实用新型中激励输出模块和同步旋变仿真模块在功率过大时自动关断输出，起到保护作用，避免因功率过大导致元件损坏。

附图说明

图1为多通道同步旋变仿真测量器的整体组成框图；

图2为激励输出模块的组成框图；

图3为同步旋变仿真模块的组成框图；

图4为同步旋变测量模块的组成框图；

图中，1—第一控制器，2—第一数模转换器，3—第一功率放大器，4—第一电流电压检测器，5—第一变压器，6—滤波器，7—第一模数转换器，8—收发器，9—第二控制器，10—第二变压器，11—第三变压器，12—第一增益控制器，13—余弦乘法器，14—正弦乘法器，15—第二功率放大器，16—第三功率放大器，17—第二电流电压检测器，18—第三电流电压检测器，19—第二模数转换器，20—第三控制器，21—第四变压器，22—第五变压器，23—第二增益控制器，24—第三增益控制器，25—第四增益控制器，26—复合转换器，27—第三模数转换器，28—旋变数字转换器，29—第四控制器，30—分段开关，31—第二数模转换器，32—高频滤波电容器，33—相敏检波器，34—计数器，35—输出寄存器。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-4，本实施例提供了一种多通道同步旋变仿真测量器：

如图1所示，一种多通道同步旋变仿真测量器，包括控制板、激励输出模块、以太网驱动器和以太网接口，所述控制板经以太网驱动器与以太网接口信号连接，所述激励输出模块与控制器板信号连接，所述激励输出模块还与一个连接器信号连接；

所述激励输出模块用于输出频率和幅值连续可调的激励信号，可以提供给本装置中的同步旋变仿真模块和同步旋变测量模块使用；所述同步旋变仿真模块用于输出同步信号和旋变信号；所述同步旋变测量模块用于输入同步信号和旋变信号。

如图2所示，所述激励输出模块包括第一控制器1、第一数模转换器2、第一功率放大器3、第一电流电压检测器4、第一变压器5、第一滤波器6和第一模数转换器7。所述第一控制器1的第一信号端经一个收发器8与控制板的第一信号端信号连接，所述第一控制器1的第二信号端经第一数模转换器2与第一功率放大器3的输入端信号连接。所述第一功率放大器3的输出端经第一电流电压检测器4与第一变压器5的输入端信号连接，所述第一变压器5的输出端与一个连接器信号连接。所述第一电流电压检测器4的信号输出端经一个滤波器6与第一模数转换器7的输入端信号连接，所述第一模数转换器7的输出端与第一控制器1的第三信号端信号连接，所述第一控制器1的第四信号端与第一功率放大器3的控制端信号连接。

所述第一变压器5具有至少一个输出端，不同输出端输出的电压不同。

所述激励输出模块通过采用高分辨率和刷新率的第一数模转换器2实现了幅值和频率的连续可调，通过第一功率放大器3和第一变压器5进行功率和幅值的再次放大，本实施例中的激励输出模块具有高至115Vrms电压输出和5VA功率输出的能力。

所述第一功率放大器3为具有过热保护关断功能的放大器，当第一功率放大器3过热时自动关断输出，并进行过热报警，提醒用户。

所述第一电流电压检测器4对第一功率放大器3输出的电流和电压进行检测，当检测到当前输出电压下超出最大功率（如5VA）时，第一控制器1将第一功率放大器3关断，避免因功率过大损坏元件。

如图3所示，所述同步旋变仿真模块包括第二控制器9、第二变压器10、第三变压器11、第一增益控制器12、余弦乘法器13、正弦乘法器14、第二功率放大器15、第三功率放大器16、第二电流电压检测器17、第三电流电压检测器18和第二模数转换器19。所述第二控制器9的第一信号端经一个收发器8与控制板的第二信号端信号连接，所述第二控制器9的第二信号端分别与正弦乘法器14和余弦乘法器13的第一输入端信号连接。所述第二变压器10的输入端与一个连接器信号连接，所述第二变压器9的输出端与第一增益控制器12的输入端信号连接。所述第一增益控制器12的输出端经一个滤波器6与正弦乘法器14和余弦乘法器13的第二输入端信号连接。所述余弦乘法器13的输出端与第二功率放大器15的输入端信号连接，所述第二功率放大器15的输出端经第二电流电压检测器17与第三变压器11的第一输入端信号连接；所述正弦乘法器14的输出端与第三功率放大器16的输入端信号连接，所述第三功率放大器16的输出端经第三电流电压检测器18与第三变压器11的第二输入端信号连接；所述第三变压器11的输出端与一个连接器信号连接。所述第二电流电压检测器17的信号输出端经一个滤波器6与第二模数转换器19的输入端信号连接，所述第三电流电压检测器18的信号输出端经一个滤波器6与第二模数转换器19的输入端连接，所第二模数转换器19的输出端与第二控制器9的第三信号端信号连接，所述第二控制器9的第四信号端分别与第二功率放大器15和第三功率放大器16的控制端信号连接。

所述同步旋变仿真模块采用激励信号作为正弦乘法器14和余弦乘法器13的参考信号，其中正弦乘法器14和余弦乘法器13均为乘法数模转换器（16-BIT MultiplyingDAC），角度量θ由第二控制器9控制乘法数模转换器输出，正余弦信号经第二功率放大器15和第三功率放大器16和第三变压器11（SCOTT-T变压器）后输出。

本实施例中的同步旋变仿真模块在激励信号输入方式上进行了创新性的改进，所述第二变压器10采用高阻抗的变压器，并利用第一增益控制器12对输出信号的幅值进行增益控制，使得在高至115Vms电压输入时不会造成损坏。

所述第二功率放大器15和第三功率放大器16为具有过热保护关断功能的放大器，当第二功率放大器15或第三功率放大器16过热时自动关断输出，并进行过热报警，提醒用户。

所述第二电流电压检测器17对第二功率放大器15输出的电流和电压进行检测，第三电流电压检测器18对第三功率放大器16输出的电流和电压进行检测，当检测到当前输出电压下超出最大功率时，第二控制器9将第二功率放大器15和\/或第三功率放大器16关断，避免因功率过大损坏元件。

如图4所示，所述同步旋变测量模块包括第三控制器20、第四变压器21、第五变压器22、第二增益控制器23、第三增益控制器24、第四增益控制器25、复合转换器26、第三模数转换器27和旋变数字转换器28。所述第四变压器21和第五变压器22的输入端均与一个连接器信号连接。所述第四变压器21的输出端与第二增益控制器23的输入端信号连接，所述第二增益控制器23的输出端经一个滤波器6与复合转换器26的第一输入端和旋变数字转换器28的第一信号端信号连接。所述第五变压器22的第一输出端与第三增益控制器24的输入端信号连接，所述第三增益控制器24的输出端经一个滤波器6与复合转换器26的第二输入端和旋变数字转换器28的第二信号端信号连接；所述第五变压器22的第二输出端与第四增益控制器25的输入端信号连接，所述第四增益控制器25的输出端经一个滤波器6与复合转换器26的第三输入端和旋变数字转换器28的第三信号端信号连接。所述旋变数字转换器28的第四信号端与复合转换器26的第四输入端信号连接。所述复合转换器26的输出端经一个滤波器6与第三模数转换器27的输入端信号连接，所述第三模数转换器27的输出端与第三控制器20的第一信号端信号连接。所述第三控制器20的第二信号端与旋变数字转换器28的第五信号端信号连接，所述第三控制器20的第三信号端分别与第二增益控制器23的控制端、第三增益控制器24的控制端和第四增益控制器25的控制端信号连接，所述第三控制器20的第四信号端经一个收发器8与控制板的第三信号端信号连接。

本实施例中，旋变数字转换器28（角度解调）采用ADI公司单芯片R\/D转换芯片AD2S80A实现，配合不同的输入级隔离变压器可实现S\/D或R\/D转换。图4中公开了AD2S80A的内部结构，包括第四控制器29、滤波器6、分段开关30、第二数模转换器31、高频滤波电容器32、相敏检波器33、计数器34、输出寄存器35等。

本实施例中通过第二增益控制器23对激励信号进行增益控制，通过第三增益控制器24和第四增益控制器25对输入信号进行增益控制，可以保证激励电压和信号电压幅值满足AD2S80A的输入要求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

设计图

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