Микросхема преобразователя Угол-Код для индуктивных датчиков типа СКВТ и Сельсины.

Микросхема преобразователя Угол-Код для индуктивных датчиков типа СКВТ и Сельсины Введение Настоящая статья посвящена микросхеме преобразователя Угол-Код российского производства для обработки сигналов индуктивных датчиков типа СКВТ (синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы) и аналогичных индуктивных датчиков угловых и линейных перемещений. Микросхема также способна обрабатывать и сигналы емкостных датчиков, конструктивно выполненных по идеологии СКВТ. Микросхема содержит два функционально независимых канала обработки входных сигналов, два выходных аналоговых канала сигналов для организации питания датчиков и устройство управление позволяющее задать конфигурацию работы микросхемы и режимов пост-обработки результатов измерения. Имеется встроенный генератор тактовой частоты. Также микросхема содержит контроллер последовательного интерфейса SPI, предназначенный для настройки режимов микросхемы и организации выдачи результатов в цифровом виде. Для масштабирования и преобразования входных сигналов на входе микросхемы выполнены входные масштабирующие усилители с последующими АЦП. Весь алгоритм работы микросхемы реализован на программируемом цифровом автомате. Напряжение питания датчиков в аналоговом виде синтезируется на выходных ЦАП. Предусмотрен программный обход входных и выходных усилителей и при этом допускается использование внешних операционных или инструментальных усилителей. Функциональная реализация алгоритма описана в статье (1). Структурная схема микросхемы приведена на рисунке 1. рис 1 1. Режимы работы микросхемы Микросхема может быть настроена на обработку сигналов: двух независимых датчиков типа СКВТ или датчиков линейных перемещений в любой конфигурации; одного двухотсчетного датчика СКВТ; одного сельсина; также микросхема в режиме СКВТ, способна обрабатывать сигналы емкостных датчиков угловых перемещений. Микросхема способна работать как в ведомом режиме при питании датчиков от внешней сети, так и автономно, выходные ЦАП работают как генераторы напряжения питания датчиков. Возможно независимое по частоте и фазе питание датчиков в двух каналах или генерация квадратурного напряжения. Для усиления мощности генераторов и/или выходного напряжения необходимо использование внешних усилителей. Для компенсации сдвига фазы во внешнем усилителе возможна коррекция по сигналам компараторов соответствующих каналов. Сигналы компараторов в ведомом режиме используются подстройки схемы по частоте и фазе под входной опорный сигнал. В контуре управления микросхемы предусмотрена возможность компенсации разбаланса входного квадратурного сигнала по амплитуде и по не ортогональности в пределах ±10% и ±5эл.град. В пост-процессоре устройства управления возможна коррекция нелинейности датчиков, вызванной гармонической нелинейностью магнитных полей по углу поворота. Предусмотрен корректирующий полином для коррекции искажений до 5-ой гармоники. Выходными сигналами микросхемы являются текущие значения угла и угловой скорости по каждому каналу. Возможна выдача заранее указанного сигнала по внешнему строб-сигналу. 2. Основные характеристики микросхемы Микросхема выполнена в корпусе Напряжение питания 3,0В ч 5,5В Потребляемый ток не более 30мА Тактовая частота 8МГц Частота питания датчиков (опорная частота) 50Гц ч 30кГц Скорость вращения датчиков не более 40% от опорной частоты Максимальная точность до 16-ти разрядов (одноканальный режим) Время установления выходного сигнала от 1мс до 15мс Частота выдачи данных до 60кслов Диапазон входных напряжений АЦП 0,5В ч3В (ампл) рис 2 Сравнение микросхемы с зарубежными аналогами Учитывая высокую важность и широкую применяемость преобразователей Угол-Код в различных системах управления от морской и наземной техники и до космических аппаратов в мире выпускается широкая номенклатура микросхем для обработки сигналов Угол-Код и модулей на их основе. Для сравнения приведены наиболее передовые образцы и модули. В качестве примера микросхем можно рассматривать микросхемы RD-19220 и RD-19230 от Data Device Corporation, AD2S1200 и AD2S1210 от Analog Devices, ACT5028 от Aeroflex, в качестве модулей 168F200 и 168H500 от Control Sciences incorp., HSDC/HRDC серия от Computer Conversion Corp. SDC-14A серия от Rome Electronics Technology, CONV-RES/ENC-01 от ELL Болгария. Существенное отличие модулей от микросхем - встроенные трансформаторы для развязки от опорного напряжения и входных сигналов. На рисунках 3 - 7 приведены фото некоторых из этих блоков. рис 3 рис 4 рис 5 рис 6 рис 7 Таблица 1 Сравнительная характеристик микросхем и модулей наименование Миландр RD-19230 AD2S1210 ACT5028 168F200 SDC-14A RES/ ENC-01 параметр напряжение питания, В 5 5 5 5 5 5 ток потребления, мА 25 35 20 225 25 200 1к - 10к 3к- 20к 45-30к 50-1,2к 60-400 10к-20к скорость вращения, об/c, max 1152 3125 1024 10 - 200 точность разрядов, max 16 16 16 14 14 12 полоса пропускания сигнала, Гц, max 1200 6500 - 2000 - - реализация алгоритма цифра/аналог А Ц А - - - трансформаторная развязка нет нет нет да да да Заключение По основным параметрам микросхема RDC от ЗАО «ПКК МИЛАНДР» соответствует или превосходит основные аналоги и позволяет выполнить на ее основе преобразователи Угол-Код соответствующие современным требованиям. Также модуль обработки сигналов (ядро микросхемы) в 2016 году войдет в состав одного из новых микроконтроллеров серии 1986. Серийное производство микросхемы в автономном варианте (конструктивно и функционально законченный преобразователь Угол-Код) готовится в 4Q2015. микросхема преобразователь сигнал датчик Литература 1. В. Ануфриев, А. Лужбинин, С. Шумилин «Методы обработки сигналов индуктивных датчиков линейных и угловых перемещений» Современная электроника №4 2014г. с.30-33.

Источник: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=802270#text
© Библиофонд