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amagawa旋轉(zhuǎn)變壓器

　　簡(jiǎn)稱(chēng)旋變是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號(hào)元件。當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線(xiàn)性關(guān)系。它主要用于坐標(biāo)變換、三角運(yùn)算和角度數(shù)據(jù)傳輸，也可以作為兩相移相器用在角度--數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中。

　　Tamagawa多摩川旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)

　　日本多摩川是編碼器專(zhuān)業(yè)制造廠(chǎng)家，除了光電編碼器外，旋轉(zhuǎn)變壓器也是它的主要產(chǎn)品。其旋轉(zhuǎn)變壓器有分體式和一體式兩種。

　　由于我公司只銷(xiāo)售日本多摩川公司的正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，所以在此介紹的旋轉(zhuǎn)變壓器皆為正余弦型的。

　　旋變由轉(zhuǎn)子和定子繞組構(gòu)成，并且兩者相互獨(dú)立，初級(jí)和次極線(xiàn)圈都繞在定子上，轉(zhuǎn)子由兩組相差90°線(xiàn)圈組成，采用無(wú)刷設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子和定子分離。如圖1所示。

　　圖2是一款專(zhuān)門(mén)用于混合動(dòng)力汽車(chē)的旋轉(zhuǎn)變壓器synglesyn，其轉(zhuǎn)子是由硅鋼片墊成，因此有很高的防護(hù)等級(jí)，具有耐高溫，防震等特點(diǎn)，比較適合在惡劣環(huán)境下使用。結(jié)構(gòu)上采用轉(zhuǎn)子和定子分離設(shè)計(jì)，安裝方便，易于維護(hù)。

圖3是一體式旋變，電氣上和分體式一樣，但是結(jié)構(gòu)上已經(jīng)采用一體化設(shè)計(jì)

，所以安裝非常簡(jiǎn)便，且有電磁屏蔽功能，所以被廣泛應(yīng)用在電梯、數(shù)控等

行業(yè)。

　　旋轉(zhuǎn)變壓器解碼

　　圖4是旋轉(zhuǎn)變壓器電氣示意圖。

　　圖4　旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理圖

　　旋變的輸入輸出電壓之間的具體函數(shù)關(guān)系如下所示:

　　設(shè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角度為θ，初級(jí)線(xiàn)圈電壓（即勵(lì)磁電壓）:r1-r2=esin2πft

　　f勵(lì)磁頻率， e:信號(hào)幅度

　　那么輸出電壓es1-s3=kesin2πftcosθ; es2-s4=kesin2πftsinθ

　　k:傳輸比，θ:轉(zhuǎn)子偏離原點(diǎn)的角度

　　令θ=ωt，即轉(zhuǎn)子做勻速運(yùn)動(dòng)，那么其輸出信號(hào)的函數(shù)曲線(xiàn)可表示為圖

5所示。

　　圖5　旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出波形

　　圖5中信號(hào)頻率為f，即勵(lì)磁信號(hào)頻率，zui大幅度為e，包絡(luò)信號(hào)為sinω

t和cosωt，解碼器就是通過(guò)檢測(cè)這兩組輸出信號(hào)獲取旋變位置信息的。

　　不難看出，勵(lì)磁頻率越高， 旋變解碼精度也就越高， 而勵(lì)磁電壓幅度

則對(duì)解碼沒(méi)有很明顯的影響。只需達(dá)到一定的電壓數(shù)值即可, 一般來(lái)講3v～

1.2倍額定電壓都可滿(mǎn)足解碼需求。

　　Tamagawa解碼芯片

　　Tamagawa日本多摩川公司推出了自己的多款解碼芯片，其原理都基本相

同，如圖6所示:解碼芯片原理框圖中如果圖6中vsr=0, 那么θm=θrd，即可

解碼出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角。

　　圖6　Tamagawa解碼芯片原理圖

　　解碼芯片輸出方式有增量式輸出和式輸出，增量式輸出時(shí)分辨率為

1024c/t（c:脈沖數(shù)，t:一圈），式輸出輸出位數(shù)為12位。而且可以輸出

方向信號(hào)和錯(cuò)誤信號(hào)，外圍電路簡(jiǎn)單，只需少許元件就可以完成解碼工作。

　　日本多摩川公司先后推出的幾款名為smartcoder的解碼芯片，早期的有

au6802，au6802n1，以及zui近的au6803等。此外，旋變和多摩川的smartcam

配合可以模擬機(jī)械凸輪的運(yùn)動(dòng)控制，可以用于取代粗糙笨重的機(jī)械凸輪。成

為工業(yè)控制中而又廉價(jià)的控制工具。

　　解碼板

　　針對(duì)多摩川旋變我公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出解碼板（即所謂的r/d轉(zhuǎn)換板），能同

時(shí)解碼出增量式信號(hào)和式信號(hào)，配合旋變，可以象使用編碼器一樣在變

頻以及sevo系統(tǒng)中使用，其性能特點(diǎn)如下:

　　轉(zhuǎn)換精度:11arc s;

　　允許zui大轉(zhuǎn)速:60000r/min;

　　精度:增量式1024c/t， 采用長(zhǎng)線(xiàn)輸出;

　　絕地式輸出:12位，輸出采用光耦;

　　電源電壓:+5v±5%;

　　方向信號(hào)、報(bào)警信號(hào)輸出。

　　歡迎各位或洽談。 至于具體的解碼電路就不在此介紹， 讀者

朋友可以在相關(guān)的上搜索到芯片資料和相關(guān)的應(yīng)用電路， 如有疑問(wèn)也

可以直接我咨詢(xún)。

　　特征

　　由于旋轉(zhuǎn)變壓器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所以具有耐惡劣環(huán)境的能力，具體參

數(shù)如下:

　　溫度范圍: -55℃～155℃;

　　振 動(dòng): 196m/s2（20g）10～500hz;

　　沖 擊: 981 m/s2（100g）10ms;

　　濕 度: 90% rh min. at60℃;

　　轉(zhuǎn) 速: 100～500r/s。

　　此外，旋轉(zhuǎn)變壓器采用無(wú)刷設(shè)計(jì)，所以維護(hù)方便，使用可靠，壽命長(zhǎng)，

對(duì)機(jī)械和電氣噪音不敏感。

　　由于旋變以上特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用在航空、航天、雷達(dá)、坦克和地炮

火控等軍事裝備,也可用于數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人等民用sevo控制系統(tǒng)和機(jī)器人

系統(tǒng)、機(jī)械工具、 汽車(chē)、電力、冶金、紡織、印刷等領(lǐng)域。

　　應(yīng)用

　　在伺服系統(tǒng)中，往往需要實(shí)時(shí)地檢測(cè)出電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，同時(shí)還需檢測(cè)

出電機(jī)的速度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、速度、及其驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)的位置的高精

度控制。在電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)中，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼器能夠提供高精度的位

置信息，用戶(hù)甚至不用計(jì)算就可以直接從解碼器獲得速度信息，因而獲得越

來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

　　在紡織行業(yè)中，由于環(huán)境因素，容易產(chǎn)生嚴(yán)重的靜電，普通編碼器很容

易在此類(lèi)環(huán)境中損壞，而旋轉(zhuǎn)變壓器由于本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 而具有很強(qiáng)的

抵抗靜電的能力。所以如果采用旋轉(zhuǎn)變壓器則可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。

　　此外， 在其他各行各業(yè)， 旋轉(zhuǎn)變壓器都可代替編碼器而獲得廣泛應(yīng)用

。比如在冶金，水利水電，自動(dòng)化設(shè)備，印刷，電梯等都可應(yīng)用。