Мікросхема перетворювача Кут-Код для індуктивних датчиків типу СКОТ і Сельсини
Введення
Справжня стаття присвячена мікросхемі перетворювача Кут-Код російського виробництва для обробки сигналів індуктивних датчиків типу СКОТ (синусно-косинусні обертові трансформатори) і аналогічних індуктивних датчиків кутових і лінійних переміщень. Мікросхема також здатна обробляти і сигнали ємнісних датчиків, конструктивно виконаних по ідеології СКОТ.
Мікросхема містить два функціонально незалежних канали обробки вхідних сигналів, два вихідних аналогових каналу сигналів для організації харчування датчиків і пристрій управління дозволяє задати конфігурацію роботи мікросхеми і режимів пост-обробки результатів вимірювання. Є вбудований генератор тактової частоти.
Також мікросхема містить контролер послідовного інтерфейсу SPI, призначений для налаштування режимів мікросхеми та організації видачі результатів в цифровому вигляді. Для масштабування і перетворення вхідних сигналів на вході мікросхеми зроблені вхідні масштабуючі підсилювачі з подальшими АЦП. Весь алгоритм роботи мікросхеми реалізований на програмованому цифровому автоматі. Напруга живлення датчиків в аналоговому вигляді синтезується на вихідних ЦАП. Передбачений програмний обхід вхідних і вихідних підсилювачів і при цьому допускається використання зовнішніх операційних або інструментальних підсилювачів. Функціональна реалізація алгоритму описана в статті (1).
Структурна схема мікросхеми наведена на малюнку 1.
рис 1
1. Режими роботи мікросхеми
Мікросхема може бути налаштована на обробку сигналів:
двох незалежних датчиків типу СКОТ або датчиків лінійних переміщень в будь-якої конфігурації;
одного двухотсчетного датчика СКОТ;
одного сельсина;
також мікросхема в режимі СКОТ, здатна обробляти сигнали ємнісних датчиків кутових переміщень.
Мікросхема здатна працювати як в підпорядкованому режимі при живленні датчиків від зовнішньої мережі, так і автономно, вихідні ЦАП працюють як генератори напруги живлення датчиків. Можливо незалежне по частоті і фазі харчування датчиків у двох каналах або генерація квадратурного напруги. Для посилення потужності генераторів і/або вихідної напруги необхідно використання зовнішніх підсилювачів. Для компенсації зсуву фази у зовнішньому підсилювачі можлива корекція за сигналами компараторів відповідних каналів. Сигнали компараторів в підпорядкованому режимі використовуються підстроювання схеми по частоті і фазі під вхідними опорний сигнал.
У контурі управління мікросхеми передбачена можливість компенсації разбаланса вхідного квадратурного сигналу по амплітуді і по які ортогональності в межах ± 10% і ± 5ел.град.
У пост-процесорі пристрою управління можлива корекція нелінійності датчиків, викликаної гармонійної нелінійністю магнітних полів по куту повороту. Передбачений коригувальний поліном для корекції спотворень до п'ятого гармоніки.
Вихідними сигналами мікросхеми є поточні значення кута і кутової швидкості по кожному каналу. Можлива видача заздалегідь зазначеного сигналу по зовнішньому стрибає-сигналу.
2. Основні характеристики мікросхеми
Мікросхема виконана в корпусі
Напруга живлення 3,0В ч 5,5В
Споживаний струм не більше 30мА
Тактова частота 8МГц
Частота живлення датчиків (опорна частота) 50Гц ч 30кГц
Швидкість обертання датчиків не більше 40% від опорної частоти
Максимальна точність до 16-ти розрядів (одноканальний режим)
Час встановлення вихідного сигналу від 1мс до 15мс
Частота видачі даних до 60кслов
Діапазон вхідних напруг АЦП 0,5 В ч3В (Ампл)
рис 2
Порівняння мікросхеми з зарубіжними аналогами
Враховуючи високу важливість і широку застосовність перетворювачів Кут-Код в різних системах управління від морської та наземної техніки і до космічних апаратів у світі випускається широка номенклатура мікросхем для обробки сигналів Кут-Код і модулів на їх основі.
Для порівняння наведені найбільш передові зразки і модулі.
Як приклад мікросхем можна розглядати мікросхеми RD - 19220 і RD - 19230 від Data Device Co...
