雙通道多極旋轉變壓器精粗機零位的自標定方法
2023-06-12 09:43:01
專利名稱：雙通道多極旋轉變壓器精粗機零位的自標定方法
技術領域：
本發明涉及一種雙通道多極旋轉變壓器精粗機零位的自標定方法，屬於電子技術領域，具體地說是一種利用微處理器和非易失存儲器(如ROM、Flash等)對雙通道多極旋轉變壓器的精粗機進行零位自標定的方法。本方法可用於各種類型的雙通道多極旋轉變壓器。
背景技術：
旋轉變壓器作為精密測角元件，以其出色的抗震動性、抗衝擊性以及對各種惡劣環境的適應能力而被廣泛應用於軍工、船舶、航空航天、冶煉、開採等各類行業中。為了提高旋轉變壓器的測角精度，通常在工程實際中選取雙通道多極旋轉變壓器。該類旋轉變壓器為同心圓套軸結構，由精機和粗機兩套旋轉變壓器組成。其中，粗機可測量360°的整圈範圍，而精機對兩個對極之間的角度進行更加細化地測量。通過將精粗機所測得的角度編碼組合從而可以達到高精度測角的目的。例如，可對32對極雙通道多極旋轉變壓器中的精粗機分別進行14位編碼轉換，其粗機旋轉一圈可測量360°的範圍，而精機旋轉一圈可測量360/32 = 11. 25°的範圍，通過將粗機的高5位和精機的14位編碼組合可以得到解析度更高的19位編碼。但是，由於受到旋轉變壓器製造工藝的限制，雙通道多極旋轉變壓器的精粗機零位之間會存在一定的偏差。該偏差會造成精粗通道組合碼的跳變。例如，在上例中精機的 14位編碼發生進位時，粗機高5位編碼應加1。但是由於存在零位偏差，此時粗機高5位編碼可能未加1，進而造成精粗組合碼的跳變，影響到角度測量的精度。在工程應用中，有多種方法可以修正上述的精粗組合碼跳變。但是，這些方法都有糾錯範圍的限制。當精粗機的零位偏移大於糾錯方法的範圍時，該方法將失效。此時，需要對精粗機的零位偏差進行人工修正，使零位偏差滿足糾錯方法的要求。但是，在批量化生產的過程中，這種人工修正需硬體配合來修改軟體，操作起來費時費力。特別對於旋轉變壓器安裝在有限小角度可動的機構時，將很難進行操作。
發明內容
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種雙通道多極旋轉變壓器精粗機零位的自標定方法，一種簡便、快捷地雙通道多極旋轉變壓器的零位自標定方法。技術方案一種雙通道多極旋轉變壓器精粗機零位的自標定方法，其特徵在於步驟如下步驟1 測量雙通道旋轉變壓器在標定時刻T的精粗通道的碼值θ ，θ ifi'；步驟2 測量雙通道旋轉變壓器在標定後任意時刻t的精粗通道的碼值θ ■和θ
粗；步驟3 根據下述公式計算得到修正的雙通道旋轉變壓器的精粗通道的碼值θ粗〃禾口 θ精〃；θ 粗〃 =f2( θ 粗_ θ 粗,)θ 精〃 =f2(0 精_θ 精,)所述f2(x)為碼值範圍修正函數，當括號內的出現負值時，對該值加上360度對應的碼值，對該值進行修正；步驟4:以修正後Θ粗〃和θ精〃，根據Qreal = ^e粗〃，θ精〃，P)計算得到的當前真實角度。有益效果本發明提出的一種雙通道多極旋轉變壓器精粗機零位的自標定方法，該方法較之傳統方法具有以下特點1.傳統方法以精粗通道其一為基準，將其旋轉到零位，再對另一通道進行修正。本方法則同時對兩通道進行修正，無須轉動旋轉變壓器來尋找某一通道的零位。2.本方法可在任意時刻、任意環境下方便、快捷地進行零位自標定。3.本方法可以以微處理器技術為依託，利用非易失存儲器來進行實施，具備記憶功能。4.實現該方法的電路簡單有效，成本低廉。
圖1 本發明方法實施例軟體流程框圖；圖2 本發明方法實施例電路圖
具體實施例方式現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述本發明實施例以微處理器技術為依託，利用非易失存儲器來進行設計，其具體技術方案有兩部分組成。第一部分為主流程，其步驟如下首先，微處理器從外部元件讀入當前旋轉變壓器精粗通道的碼值；其次處理器從非易失存儲器的指定位置讀入當前該旋轉變壓器精粗通道的修正值；然後使用修正值對精粗通道的碼值分別進行相應的修正；最後將修正後的碼值作為組合糾錯算法的輸入，進行相應的處理。第二部分為修正值更新流程，其步驟如下首先，由外部數字量輸入或各種通信接口，如按鈕、串口等引發處理器進入中斷程序；其次，在中斷程序中處理器讀入當前旋轉變壓器精粗通道的碼值；最後，將該時刻的碼值作為旋轉變壓器精粗通道的修正量分別存入非易失存儲器的指定位置中，並退出中斷程序。實現本發明方法的計算機步驟流(見圖1)1. 1 在T時刻處理器軟體接收到自標定觸發信號。1. 2 讀取當前時刻的旋轉變壓器精粗通道的碼值θ精『，θ ffl'1.3:將θ精『，θ ffl'存儲到系統的非易失存儲器中指定的位置1.4:在T時刻以後的任意時刻t讀取旋轉變壓器精粗通道的碼值θ θ fflo
(t^o)1. 5 :在系統的非易失存儲器中的指定位置讀取θ精『，θ ffl'
1. 6 對精粗通道的碼值進行修正；所述修正採用碼值範圍修正函數f2(x)，即當括號內的出現負值時，對該值加上 360度對應的碼值，對該值進行修正。Δ θ 粗=θ 粗-θ 粗, Δ θ 精=θ 精_ θ 精,具體如下判斷Δ θ粗，Δ θ精是否越界。當Δ沒22Ν'為越界，其中N1為採集通道的位數；對越界值進行修正，即沒"=Δ沒&(、0...0Γ^)，其中N1為採集通道的位數，N為處理
N
器數據格式的位數。例如，系統若採用32位的處理器配合14位的R/D晶片，則N = 32，N1 =14。計算當前真實角度編碼，θ real = K θ粗〃，θ精〃，ρ)，完成軟體自標定流程。當系統正常運行時執行2. 4 2. 9。當自標定程序啟動則執行2. 1 2. 9，完成一次自標定後，軟體重新進入正常流程。實現本發明的電路，(見圖2)本發明採用的微處理器為DSP，其型號為TI公司的TMS320Ii^812 ；採用的非易失存儲器為TMS320LM812的片內Flash。微處理器主要完成數據讀取及存儲、精粗通道數據修正、響應外部中斷並進行相應處理、精粗通道數據組合及糾錯和對外通訊的功能。參見圖 1，本發明所提出的雙通道多極旋轉變壓器自標定方法由主流程和中斷程序兩個部分構成。 其中，主流程的工作過程如下首先，由DSP從外部元件中讀入當前旋轉變壓器精粗通道的碼值。接著，DSP從其內部Flash的B扇區(內部地址0x3F4000)指定的地址區域中讀出精粗通道所對應的修正值。接著，使用修正值分別對精粗通道數據進行修正，並保證修正後的數據在有效的數據範圍內。最後，將修正過的碼值作為參數傳遞給組合糾錯算法，已得到高解析度的組合碼。中斷程序的工作過程如下首先，通過外部數字量輸入或各種通信接口，如按鈕、串口等來觸發DSP的外部非屏蔽中斷，以此來使PC指針進入中斷服務子程序； 接著，在中斷服務子程序中DSP讀入當前旋轉變壓器精粗通道的碼值，並將其作為精粗通道的修正量。最後DSP進入Flash編程流程，將修正值寫到Flash的B扇區中。編程成功後，退出中斷服務子程序，PC指針重新指向主流程。Flash編程流程一次對一個Flash扇區進行操作，先對該扇區進行整體擦除，再對該扇區範圍內的指定地址進行編程，最後對編程結果進行驗證，其確認Flash扇區正常。在 Flash編程流程運行階段需關閉所有中斷，以防止Flash操作失敗，從而損壞硬體。參見圖2，該電路的主要功能是對DSP軟體的中斷觸發和串口通訊，其工作模式有 3中，分別為按鈕觸發、串口命令觸發和外部數字量輸入觸發。工作過程如下首先，在按鈕觸發電路中，按鈕彈開狀態下輸出信號通過電阻R105上拉為高電平，按鈕按下狀態下輸出信號與地短路，被下拉為低電平。因此，通過按下按鈕可以產生下降沿脈衝來觸發DSP的外部非屏蔽中斷；其次，在串口命令觸發電路中，光電耦合器V4為接收器、V6為發送器，數字晶片D5為RS-232到RS-422的轉換器。該電路通過D5和V4接收外界發送的指令，並觸發串口接收中斷。當該指令為0xB5時，DSP程序開始進入自標定程序；此外，通過D5和V6向外界發送當前編碼值；再次，在外部數字量輸入觸發電路由光電耦合器V5和差分單端轉換器D4組成。該電路將差分脈衝信號轉換為單端脈衝信號，使用該信號的下降沿來觸發DSP的外部非屏蔽中斷。 通過上述軟硬體的配合，即可方便、快捷地完成雙通道旋轉變壓器精粗機零位的自標定。
權利要求
1. 一種雙通道多極旋轉變壓器精粗機零位的自標定方法，其特徵在於步驟如下 步驟1 測量雙通道旋轉變壓器在標定時刻T的精粗通道的碼值θ『，θ 『 ； 步驟2 測量雙通道旋轉變壓器在標定後任意時刻t的精粗通道的碼值θ ■和θ ffl ； 步驟3 根據下述公式計算得到修正的雙通道旋轉變壓器的精粗通道的碼值θ ffl"和Q // 精 ；θ 粗「=f 2 ( θ 粗 _ θ 粗,) Q 精"=f2(Q 精_9精,)所述f2(X)為碼值範圍修正函數，當括號內的出現負值時，對該值加上360度對應的碼值，對該值進行修正；步驟4:以修正後θ粗〃和θ m"，根據0real = fl(0粗〃，θ m"，ρ)計算得到的當前真實角度為。
全文摘要
本發明涉及一種雙通道多極旋轉變壓器精粗機零位的自標定方法，其特徵在於步驟如下測量雙通道旋轉變壓器在標定時刻T的精粗通道的碼值θ精′，θ粗′；測量雙通道旋轉變壓器在標定後任意時刻t的精粗通道的碼值θ精和θ粗；計算得到修正的雙通道旋轉變壓器的精粗通道的碼值θ粗″和θ精″；根據θreal＝f1(θ粗″，θ精″，p)計算得到的當前真實角度。本方法則同時對兩通道進行修正，無須轉動旋轉變壓器來尋找某一通道的零位。
文檔編號G01B7/30GK102494709SQ201110347258
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者周勇軍, 孫向亮, 曹富祿, 胡衛鵬, 高棟 申請人:中國兵器工業第二〇六研究所