[发明专利]具有冗余信息采集功能的旋转变压器系统

说明书

技术领域

本发明涉及具有冗余信息采集功能的旋转变压器系统，属于旋转变压器系统技术领域。

背景技术

旋转变压器是基于电磁感应原理工作的一类角位传感电机，一般由定子和转子两部分组成，通常设计有励磁输入绕组和感应输出绕组，当在其励磁输入绕组上施加一定交流电压时，在输出绕组上会产生与转子转动位置成一定函数关系的输出电压，其中应用最多的是输出电压和转子转角成正弦和余弦函数关系。旋转变压器以其可靠性高、精度高等优点，在空间飞行器和空间机器人等领域得到了广泛应用。

随着对设备可靠性要求的提高，系统常常采用冗余设计技术，即在系统的关键环节采用两套或两套以上的功能相同的元件，当某一套元件出现故障时，备份元件仍能保证系统正常工作。例如，在空间机器人关节系统设计时，每个关节的机械本体对应设计了两套相同的电气部件及其控制系统，每套控制系统都能够独立完成机器人关节运动控制的所有工作。为了和冗余的控制系统相配套，旋转变压器作为关节位置的检测元件也需要进行冗余设计，于是出现了冗余旋转变压器，即在旋转变压器内部设计两套完全相同的励磁绕组和输出绕组，每套绕组分别对应一套关节控制器。然而，两套独立绕组的应用增加了旋转变压器的体积和重量，造成相应的机器人关节也需要更大的体积来安装旋转变压器，这样对于整个空间机器人系统来说，要应对体积和重量的增加，需要付出的代价是巨大的。

发明内容

本发明目的是为了解决旋转变压器的冗余设计中采用两套完全相同的励磁绕组和输出绕组，增加了旋转变压器的体积和重量的问题，提供了一种具有冗余信息采集功能的旋转变压器系统。

本发明所述具有冗余信息采集功能的旋转变压器系统，它包括主信息采集控制单元、备份信息采集控制单元和旋转变压器，

主信息采集控制单元由主控制器、主模数转换器、第一主差分运算放大器、第二主差分运算放大器和主励磁电路组成，

备份信息采集控制单元由备份控制器、备份模数转换器、第一备份差分运算放大器、第二备份差分运算放大器和备份励磁电路组成，

旋转变压器包括正弦输出绕组、余弦输出绕组、主励磁绕组和备份励磁绕组，正弦输出绕组在主励磁绕组或备份励磁绕组的激励下产生幅值与变压器转子位置成正弦关系的交变信号，余弦输出绕组在主励磁绕组或备份励磁绕组的激励下产生幅值与变压器转子位置成余弦关系的交变信号；

主励磁电路输出正弦励磁信号给主励磁绕组作为激励信号，同时将正弦励磁信号传输给主模数转换器作为载波信号，

第一主差分运算放大器用于采集余弦输出绕组输出的与变压器转子位置成余弦关系的交变信号，并将该交变信号转换为以地线为参考电压的正弦信号；第二主差分运算放大器用于采集正弦输出绕组输出的与变压器转子位置成正弦关系的交变信号，并将该交变信号转换为以地线为参考电压的正弦信号；

主模数转换器用于根据接收的所述载波信号将第一主差分运算放大器和第二主差分运算放大器输出的以地线为参考电压的正弦信号转换为相应的数字位置信号，

主控制器用于对主模数转换器输出的数字位置信号进行处理，获得旋转变压器反馈的位置信息；

备份励磁电路输出正弦励磁信号给备份励磁绕组作为激励信号，同时将正弦励磁信号传输给备份模数转换器作为载波信号，

第一备份差分运算放大器用于采集余弦输出绕组输出的与变压器转子位置成余弦关系的交变信号，并将该交变信号转换为以地线为参考电压的正弦信号；第二备份差分运算放大器用于采集正弦输出绕组输出的与变压器转子位置成正弦关系的交变信号，并将该交变信号转换为以地线为参考电压的正弦信号；

备份模数转换器用于根据接收的所述载波信号将第一备份差分运算放大器和第二备份差分运算放大器输出的以地线为参考电压的正弦信号转换为相应的数字位置信号，

备份控制器用于对备份模数转换器输出的数字位置信号进行处理，获得旋转变压器反馈的位置信息。

主励磁绕组和备份励磁绕组的电气参数相同。