[实用新型]一种具有21位精度的专用RDC测角装置

说明书

技术领域

  本实用新型涉及伺服控制领域高精度测角装置。具体涉及一种一种具有21位精度的专用RDC测角装置。

背景技术

测角技术是伺服控制领域的核心技术之一，对控制精度的影响具有重要意义。工程上通常采用编码器或者多级旋转变压器作为测角部件，辅以必要的数字、模拟电路，完成数字化角度测量。在一些伺服控制器领域，由于高精度、小体积和抗恶劣环境条件（比如冲击、振动）影响等因素要求，通常使用双通道旋转变压器进行角度测量。

双通道旋转变压器输出的是包含有角度位置信息的正、余弦模拟电压信号，分别为粗通道余弦高、低信号，粗通道正弦高、低信号，精通道余弦高、低信号，精通道正弦高、低信号。在32对极模式下，轴角转过360度对应粗通道输出一个完整的正/余弦周期，而精通道则相应输出32个完整的正/余弦周期。上述粗、精通道信号分别送入AD公司生产的专用轴角数字转换芯片（本设计采用AD2S82A），采用比值跟踪的转换方式，由用户选择外围电阻、电容器件来设计测角系统动态性能、精度，参见图1。

为了让2片AD2S82A正确地工作，以便读出相应的16位粗、精通道数字量角度值，用户还需设计时序控制、片选、相关查询/中断以及控制CPU电路。然后按照一定的粗精耦合及纠错算法，将2组16位的粗、精通道数据组合成实际使用的21位高精度测角数据。

在16位数据模式下，1LSB的测角误差对应19.2；在21位数据模式下，1LSB的测角误差对应0.618。

测角系统构成及其与CPU接口电路，参见图1。

时序控制是测角系统设计的核心，相关控制信号只有满足参见图2所示条件的时序时，才能在16位数据总线上得到正确的角度值。AD2S82A的16位输出口具有三态锁存功能，可利用ENABLE和INHIBIT信号进行锁存与使能控制。当BUSY为低电平时，表示转换结束，可以从输出口读取有效数据。ENABLE决定输出数据的状态，当为高电平时，输出为高阻态，低电平时才把锁存器的数据输出到数据总线上。当INHIBIT信号为低电平时，禁止输出锁存器的刷新，释放INHIBIT信号，会自动刷新锁存器并产生一个BUSY信号。

通常，使用CPU读取AD2S82的16位输出数据时，首先要使所有的AD2S82A的INHIBIT 变为低电平，然后等待最长600ns后，再使要读取的AD2S82A的ENABLE信号变为低电平，再等待最长110ns，才能读取输出的数据。然后按照一定的算法把2组16位的数据组合为21位的数据。

上述设计方法的缺点如下：

1）电路复杂，占用PCB面积大；

2）可靠性差，由于系统具有交流激磁信号、直流电源信号、地址/数据总线信号以及时序控制信号，使得系统硬件调试麻烦，程序容易跑飞；

3）需要技术人员在CPU时序控制、接口电路设计方面投入大量精力；

4）需要技术人员掌握粗、精耦合算法，而普通技术人员不掌握该算法。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有21位精度的专用RDC测角装置，使用者无需关心整个测角电路的模拟电路、接口时序等控制电路设计，只需将该电路装置的引脚正确连接，然后给该电路装置分配一个连续的奇、偶总线地址即可。

粗、精耦合算法集成在装置控制器内部，装置对外只设计了16位数据总线，读偶地址时输出组合后21位数据的低16位，读奇地址时输出21位数据的高5位(D11-D15为有效位)，用户只需在程序里将2组数据移位并相加即能还原21位精度的测角值，下面为一个典型的用户应用程序的例程。

Unsigned long int Jiaodu;// Jiaodu存放读取的最终角度值

Unsigned long int DL;//DL存放低16位角度值

Unsigned long int DH;//DH存放高5位角度值

DL=inport(ADDR);//ADDR---偶地址

DH=inport(ADDR+1);

DL= DL&0x0000ffff；//只取低16位

DH= DH&0x0000f800;//只取D11-D15

Jiaodu= DH<<5+ DL;//DH的数据左移5位变为D16-D20，与低16位组

//合成最终21位角度值

本实用新型的技术解决方案是：