自整角机(旋转变压器、感应同步器)/数字转换器

自整角机/数字转换器(SDC)的主要功能是将三线自整角机式电压信号(代表一个轴角为θ的模拟量)转换成此轴角的数字量φ。也就是说，利用一台自整角发送机和一个SDC可组成一个轴角编码组件，完成轴角的数字检测，其功能与一个绝对式光学编码器等效。其输出通常是自然二进制数码，已有10、12、14、16bit的模块或单片集成电路商品。

可用来实现SDC的方案有多种、其中最常用并已集成化的是采用跟踪型工作原理的方案。它的原理框图见图8-10。它的主要部件是SSCT(见图8-2),它接收输入的三线自整角机式信号S、S₂、S₃,并输入从可逆计数器来的二进制数字角φ(相当于闭环系统的反馈信息),SSCT输出是sin(0-Ø)sinot。在解调器中，用参考电压VR相敏解调，得到一直流信号，它正比于sin(0-)。在实际工作时，(θ-Ø)是一个小的角差，因此有sin(θ-A)≈(0--b)。

所以，SSCT加上解调器就是输入角θ和输出角φ的偏差发生器。此偏差送入误差处理环节进行对时间的积分，产生一个随时间增长的电压v,用来控制一个宽动态范围的压控振荡器(VCO)。VCO输出CP脉冲频率与v成正比例，作为可逆计数器的计数脉冲。偏差信号U=(θ-φ)的极性决定了计数器进行加法计数还是减法计数。计数的同时，使输出角ø向输入角θ接近。闭环伺服的结果是数字角中跟踪输入角θ,达到用SDC的数字输出显示三线自整角机式信号所代表的轴角θ的目的。在这个闭环系统中，误差处理环节中有一个积分器，计数器本身又是一个积分器，所以跟踪型SDC是一个双积分环节的伺服系统，称为1型伺服系统。在【型伺服系统中，对于角位置输入或匀速输入，都是无静差系统，而对于匀加速度输入，存在稳态误差，此误差与系统的开环增益成反比。此时φ对θ有一定的滞后。

新设计的SDC产品还能输出与自整角机轴转速(d0/dt)成正比的测速电压VEL信号，方向信号U、串行脉冲CB等信号、见后述AD2S80、AD2S90产品说明。

旋转变压器/数字转换器(RDC)、感应同步器/数字转换器(IIDC)工作原理与SDC相同，只是输入信号不同，省去了输入处的SCOTT-T变压器。

该公司产品从早期的厚膜电路模块，发展到混合电路模块，到单片集成电路，体积有明显减小。例如，早期的SDC1604的外形尺寸为79.4mm×66.6mm×20.3mm。表中外形尺寸不包括引脚部分的尺寸，有*的产品将在下两节详述。

DD公司也有多个系列的SDC、RDC和IDC产品。例如，RDC-19100系列是工业级低成本设计的产品，分辨率有10、12、14、16bit不同规格，精度分别为±21'、±8.5'、±5.3'、士2.6',最高跟踪速度分别为400、100、25、6.3r/s。除并行二进制数输出之外，还提供下列信号：

(1)CB一串行脉冲输出。

(2)U一方向信号利用CB和U信号，可外接计数器进行计数。

(3)C一轴每一转的标记脉冲。

(4)VEL—测速电压。其幅值正比于旋转变压器轴的转速，极性反映转向。可代替传统的直流测速发电机。对应于最高跟踪速度的测速电压是3.4V。

RDC与无刷旋转变压器配合使用，适用于CNC机床、加工中心、工业机器人，以及雷达天线、火炮控制的数字伺服系统。这样，在伺服电动机上同轴安装一台无刷旋转变压器(或无刷自整角机发送机),外接一个RDC(或SDC),这个机电组合件可同时获得三种信息：轴角绝对位置并行编码信息(相当于一个绝对式光学编码器)、轴角增量位移信息(相当于一个增量式光学编码器)、一个转速信息(相当于一台直流测速发电机)。由永磁同步交流伺服电动机组成的伺服系统中，此组合件不但为系统位置环和速度环提供数字位置反馈和模拟量速度反馈信号，而且也可提供转子位置传感信号的第三重作用，为系统换相及相电流指令信号的形成提供必需的信息。图8-11表示一个正弦波交流伺服控制系统三环控制框图，即包括位置环、速度环和电流环控制。与永磁交流伺服电动机同轴的无刷旋转变压器产生的正余弦信号送入RDC,RDC输出表示数字角φ的并行二进制数码给计算机。此实

际位置信息与指令位置信息比较，其偏差输出送至一个DAC,得到指令速度信号。它在速度调节器中与从RDC来的实际速度信号VEL进行比较，产生转矩(电流)指令信号。转矩(电流)信号送给两个乘法DAC。在计算机内，由数字角信号经内部两个正弦函数ROM,产生sinp和sin(p+120°)两路数字信号分别送至两个乘法DAC,得到A相和B相指令电流信号iä和iB。在两个电流调节器中，指令电流信号又分别与从电流传感器来的两相电流iA和ib进行比较，它们的偏差用来控制脉宽调制器(PWM)。利用三相电动机三相电流iA+is+ic=0的关系，也可得到对C相电流控制的PWM信号。三相PWM信号被送至基极驱动电路，驱动三相逆变桥和三相永磁交流伺服电动机，实现位置伺服控制。

除上述跟踪式SDC外，同时需要对多个轴角进行数字化测量，对多个自整角机或旋转变压器进行数字转换时、采用采样逐次逼近式SDC(或RDC)更合理。如DD公司的MSDC-700和HMSDC-8700产品，是多通道14bitSDC或RDC。HMSDC-8700是两块厚膜混合电路，一块是四通道信号输入模块，另一块是中心转换器模块。这种转换器结合了跟踪反馈和逐次逼近两种方法，同时对四台电动机信号进行分时转换。因此，它比用四个跟踪式SDC的成本要低许多。