多摩川解码器

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amagawa旋转变压器

　　简称旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输，也可以作为两相移相器用在角度--数字转换装置中。

　　Tamagawa多摩川旋转变压器结构

　　日本多摩川是编码器专业制造厂家，除了光电编码器外，旋转变压器也是它的主要产品。其旋转变压器有分体式和一体式两种。

　　由于我公司只销售日本多摩川公司的正余弦旋转变压器，所以在此介绍的旋转变压器皆为正余弦型的。

　　旋变由转子和定子绕组构成，并且两者相互独立，初级和次极线圈都绕在定子上，转子由两组相差90°线圈组成，采用无刷设计，转子和定子分离。如图1所示。

　　图2是一款专门用于混合动力汽车的旋转变压器synglesyn，其转子是由硅钢片垫成，因此有很高的防护等级，具有耐高温，防震等特点，比较适合在恶劣环境下使用。结构上采用转子和定子分离设计，安装方便，易于维护。

图3是一体式旋变，电气上和分体式一样，但是结构上已经采用一体化设计

，所以安装非常简便，且有电磁屏蔽功能，所以被广泛应用在电梯、数控等

行业。

　　旋转变压器解码

　　图4是旋转变压器电气示意图。

　　图4　旋转变压器的工作原理图

　　旋变的输入输出电压之间的具体函数关系如下所示:

　　设转子转动角度为θ，初级线圈电压（即励磁电压）:r1-r2=esin2πft

　　f励磁频率， e:信号幅度

　　那么输出电压es1-s3=kesin2πftcosθ; es2-s4=kesin2πftsinθ

　　k:传输比，θ:转子偏离原点的角度

　　令θ=ωt，即转子做匀速运动，那么其输出信号的函数曲线可表示为图

5所示。

　　图5　旋转变压器的输出波形

　　图5中信号频率为f，即励磁信号频率，zui大幅度为e，包络信号为sinω

t和cosωt，解码器就是通过检测这两组输出信号获取旋变位置信息的。

　　不难看出，励磁频率越高， 旋变解码精度也就越高， 而励磁电压幅度

则对解码没有很明显的影响。只需达到一定的电压数值即可, 一般来讲3v～

1.2倍额定电压都可满足解码需求。

　　Tamagawa解码芯片

　　Tamagawa日本多摩川公司推出了自己的多款解码芯片，其原理都基本相

同，如图6所示:解码芯片原理框图中如果图6中vsr=0, 那么θm=θrd，即可

解码出转子转角。

　　图6　Tamagawa解码芯片原理图

　　解码芯片输出方式有增量式输出和式输出，增量式输出时分辨率为

1024c/t（c:脉冲数，t:一圈），式输出输出位数为12位。而且可以输出

方向信号和错误信号，外围电路简单，只需少许元件就可以完成解码工作。

　　日本多摩川公司先后推出的几款名为smartcoder的解码芯片，早期的有

au6802，au6802n1，以及zui近的au6803等。此外，旋变和多摩川的smartcam

配合可以模拟机械凸轮的运动控制，可以用于取代粗糙笨重的机械凸轮。成

为工业控制中而又廉价的控制工具。

　　解码板

　　针对多摩川旋变我公司已经开发出解码板（即所谓的r/d转换板），能同

时解码出增量式信号和式信号，配合旋变，可以象使用编码器一样在变

频以及sevo系统中使用，其性能特点如下:

　　转换精度:11arc s;

　　允许zui大转速:60000r/min;

　　精度:增量式1024c/t， 采用长线输出;

　　绝地式输出:12位，输出采用光耦;

　　电源电压:+5v±5%;

　　方向信号、报警信号输出。

　　欢迎各位或洽谈。 至于具体的解码电路就不在此介绍， 读者

朋友可以在相关的上搜索到芯片资料和相关的应用电路， 如有疑问也

可以直接我咨询。

　　特征

　　由于旋转变压器本身的结构特点，所以具有耐恶劣环境的能力，具体参

数如下:

　　温度范围: -55℃～155℃;

　　振 动: 196m/s2（20g）10～500hz;

　　冲 击: 981 m/s2（100g）10ms;

　　湿 度: 90% rh min. at60℃;

　　转 速: 100～500r/s。

　　此外，旋转变压器采用无刷设计，所以维护方便，使用可靠，寿命长，

对机械和电气噪音不敏感。

　　由于旋变以上特点，所以被广泛应用在航空、航天、雷达、坦克和地炮

火控等军事装备,也可用于数控机床和机器人等民用sevo控制系统和机器人

系统、机械工具、 汽车、电力、冶金、纺织、印刷等领域。

　　应用

　　在伺服系统中，往往需要实时地检测出电机转子的位置，同时还需检测

出电机的速度，以实现对电机的转矩、速度、及其驱动的机构的位置的高精

度控制。在电机转子位置的检测中，旋转变压器解码器能够提供高精度的位

置信息，用户甚至不用计算就可以直接从解码器获得速度信息，因而获得越

来越广泛的应用。

　　在纺织行业中，由于环境因素，容易产生严重的静电，普通编码器很容

易在此类环境中损坏，而旋转变压器由于本身的结构特点， 而具有很强的

抵抗静电的能力。所以如果采用旋转变压器则可以很好的解决这个问题。

　　此外， 在其他各行各业， 旋转变压器都可代替编码器而获得广泛应用

。比如在冶金，水利水电，自动化设备，印刷，电梯等都可应用。