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amagawa旋轉變壓器

　　簡稱旋變是一種輸出電壓隨轉子轉角變化的信號元件。當勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁時，輸出繞組的電壓幅值與轉子轉角成正弦、余弦函數(shù)關系，或保持某一比例關系，或在一定轉角范圍內與轉角成線性關系。它主要用于坐標變換、三角運算和角度數(shù)據(jù)傳輸，也可以作為兩相移相器用在角度--數(shù)字轉換裝置中。

　　Tamagawa多摩川旋轉變壓器結構

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

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

　　旋變由轉子和定子繞組構成，并且兩者相互獨立，初級和次極線圈都繞在定子上，轉子由兩組相差90°線圈組成，采用無刷設計，轉子和定子分離。如圖1所示。

　　圖2是一款專門用于混合動力汽車的旋轉變壓器synglesyn，其轉子是由硅鋼片墊成，因此有很高的防護等級，具有耐高溫，防震等特點，比較適合在惡劣環(huán)境下使用。結構上采用轉子和定子分離設計，安裝方便，易于維護。

圖3是一體式旋變，電氣上和分體式一樣，但是結構上已經(jīng)采用一體化設計

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

行業(yè)。

　　旋轉變壓器解碼

　　圖4是旋轉變壓器電氣示意圖。

　　圖4　旋轉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)關系如下所示:

　　設轉子轉動角度為θ，初級線圈電壓（即勵磁電壓）:r1-r2=esin2πft

　　f勵磁頻率， e:信號幅度

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

　　k:傳輸比，θ:轉子偏離原點的角度

　　令θ=ωt，即轉子做勻速運動，那么其輸出信號的函數(shù)曲線可表示為圖

5所示。

　　圖5　旋轉變壓器的輸出波形

　　圖5中信號頻率為f，即勵磁信號頻率，zui大幅度為e，包絡信號為sinω

t和cosωt，解碼器就是通過檢測這兩組輸出信號獲取旋變位置信息的。

　　不難看出，勵磁頻率越高， 旋變解碼精度也就越高， 而勵磁電壓幅度

則對解碼沒有很明顯的影響。只需達到一定的電壓數(shù)值即可, 一般來講3v～

1.2倍額定電壓都可滿足解碼需求。

　　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

解碼出轉子轉角。

　　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

方向信號和錯誤信號，外圍電路簡單，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

配合可以模擬機械凸輪的運動控制，可以用于取代粗糙笨重的機械凸輪。成

為工業(yè)控制中而又廉價的控制工具。

　　解碼板

　　針對多摩川旋變我公司已經(jīng)開發(fā)出解碼板（即所謂的r/d轉換板），能同

時解碼出增量式信號和式信號，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，其性能特點如下:

　　轉換精度:11arc s;

　　允許zui大轉速:60000r/min;

　　精度:增量式1024c/t， 采用長線輸出;

　　絕地式輸出:12位，輸出采用光耦;

　　電源電壓:+5v±5%;

　　方向信號、報警信號輸出。

　　歡迎各位或洽談。 至于具體的解碼電路就不在此介紹， 讀者

朋友可以在相關的上搜索到芯片資料和相關的應用電路， 如有疑問也

可以直接我咨詢。

　　特征

　　由于旋轉變壓器本身的結構特點，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: 196m/s2（20g）10～500hz;

　　沖 擊: 981 m/s2（100g）10ms;

　　濕 度: 90% rh min. at60℃;

　　轉 速: 100～500r/s。

　　此外，旋轉變壓器采用無刷設計，所以維護方便，使用可靠，壽命長，

對機械和電氣噪音不敏感。

　　由于旋變以上特點，所以被廣泛應用在航空、航天、雷達、坦克和地炮

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

系統(tǒng)、機械工具、 汽車、電力、冶金、紡織、印刷等領域。

　　應用

　　在伺服系統(tǒng)中，往往需要實時地檢測出電機轉子的位置，同時還需檢測

出電機的速度，以實現(xiàn)對電機的轉矩、速度、及其驅動的機構的位置的高精

度控制。在電機轉子位置的檢測中，旋轉變壓器解碼器能夠提供高精度的位

置信息，用戶甚至不用計算就可以直接從解碼器獲得速度信息，因而獲得越

來越廣泛的應用。

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

易在此類環(huán)境中損壞，而旋轉變壓器由于本身的結構特點， 而具有很強的

抵抗靜電的能力。所以如果采用旋轉變壓器則可以很好的解決這個問題。

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

。比如在冶金，水利水電，自動化設備，印刷，電梯等都可應用。