Tamagawa多摩川旋转变压器原理及其解码

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 Tamagawa多摩川产品在中国的业务销售和市场推广。主要产品包括编码器、步进电机、伺服电机、电子凸轮、速度传感器、旋转变压器、轨迹球等高精度定位检测元件。产品广泛应用于航天航空、机器人、水下设施、电梯、纺织、半导体、包装机械、搬运机械及工厂自动化等行业。艾而特在全国拥有包括研发、制造、销售和工程服务等全方位的业务活动，拥有上海、宁波、北京三家全资分公司和遍布全国各大城市的销售与服务网络。欲进一步了解艾而特，请访问：www.contmp.com

Tamagawa旋转变压器
　　简称旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输，也可以作为两相移相器用在角度－－数字转换装置中。

Tamagawa多摩川旋转变压器结构
　　日本多摩川是编码器专业制造厂家，除了光电编码器外，旋转变压器也是它的主要产品。其旋转变压器有分体式和一体式两种。
　　由于我公司只销售日本多摩川公司的正余弦旋转变压器，所以在此介绍的旋转变压器皆为正余弦型的。
　　旋变由转子和定子绕组构成，并且两者相互独立，初级和次极线圈都绕在定子上，转子由两组相差90°线圈组成，采用无刷设计，转子和定子分离。如图１所示。
图2是一款专门用于混合动力汽车的旋转变压器synglesyn，其转子是由硅钢片垫成，因此有很高的防护等级，具有耐高温，防震等特点，比较适合在恶劣环境下使用。结构上采用转子和定子分离设计，安装方便，易于维护。

                                             图1　旋转变压器的内部结构图

                       图2　（Tamagawa）synglesyn旋转变压器外形图

                 图3　Tamagawa一体式旋转变压器外形图

图3是一体式旋变，电气上和分体式一样，但是结构上已经采用一体化设计，所以安装非常简便，且有电磁屏蔽功能，所以被广泛应用在电梯、数控等行业。

旋转变压器解码
　　图4是旋转变压器电气示意图。

图4　旋转变压器的工作原理图

旋变的输入输出电压之间的具体函数关系如下所示:
　　设转子转动角度为θ，初级线圈电压(即励磁电压):r1－r2=esin2πft
　　f励磁频率， e:信号幅度
　　那么输出电压es1-s3=kesin2πftcosθ; es2-s4=kesin2πftsinθ
　　k:传输比，θ:转子偏离原点的角度
　　令θ=ωt，即转子做匀速运动，那么其输出信号的函数曲线可表示为图5所示。

图5　旋转变压器的输出波形

　　图5中信号频率为f，即励磁信号频率，最大幅度为e，包络信号为sinωt和cosωt，解码器就是通过检测这两组输出信号获取旋变位置信息的。
　　不难看出，励磁频率越高， 旋变解码精度也就越高， 而励磁电压幅度则对解码没有很明显的影响。只需达到一定的电压数值即可, 一般来讲3v～1.2倍额定电压都可满足解码需求。

Tamagawa解码芯片
　　Tamagawa日本多摩川公司推出了自己的多款解码芯片，其原理都基本相同，如图6所示:解码芯片原理框图中如果图6中vsr=0, 那么θm=θrd，即可解码出转子转角。

图6　Tamagawa解码芯片原理图

　　解码芯片输出方式有增量式输出和绝对式输出，增量式输出时分辨率为1024c/t(c:脉冲数，t:一圈)，绝对式输出输出位数为12位。而且可以输出方向信号和错误信号，外围电路简单，只需少许元件就可以完成解码工作。
　　日本多摩川公司先后推出的几款名为smartcoder的解码芯片，早期的有au6802，au6802n1，以及最近的au6803等。此外，旋变和多摩川的smartcam配合可以模拟机械凸轮的运动控制，可以用于取代粗糙笨重的机械凸轮。成为工业控制中高效而又廉价的控制工具。

解码板
　　针对多摩川旋变我公司已经开发出解码板(即所谓的r/d转换板)，能同时解码出增量式信号和绝对式信号，配合旋变，可以象使用编码器一样在变频以及sevo系统中使用，其性能特点如下:
　　转换精度:11arc s;
　　允许最大转速:60000r/min;
　　精度:增量式1024c/t， 采用长线输出;
　　绝地式输出:12位，输出采用光耦;
　　电源电压:+5v±5%;
　　方向信号、报警信号输出。
　　欢迎各位来电咨询或洽谈。 至于具体的解码电路就不在此介绍， 读者朋友可以在相关的网站上搜索到芯片资料和相关的应用电路， 如有疑问也可以直接拨打我公司电话咨询。

特征
　　由于旋转变压器本身的结构特点，所以具有耐恶劣环境的能力，具体参数如下:
　　温度范围: -55℃～155℃;

  　振 动: 196m/s2(20g)10～500hz;
　　冲 击: 981 m/s2(100g)10ms;
　　湿 度: 90% rh min. at60℃;
　　转 速: 100～500r/s。
　　此外，旋转变压器采用无刷设计，所以维护方便，使用可靠，寿命长，对机械和电气噪音不敏感。
　　由于旋变以上特点，所以被广泛应用在航空、航天、雷达、坦克和地炮火控等军事装备,也可用于数控机床和机器人等民用sevo控制系统和机器人系统、机械工具、 汽车、电力、冶金、纺织、印刷等领域。

应用
　　在伺服系统中，往往需要实时地检测出电机转子的位置，同时还需检测出电机的速度，以实现对电机的转矩、速度、及其驱动的机构的位置的高精度控制。在电机转子位置的检测中，旋转变压器解码器能够提供高精度的位置信息，用户甚至不用计算就可以直接从解码器获得速度信息，因而获得越来越广泛的应用。
　　在纺织行业中，由于环境因素，容易产生严重的静电，普通编码器很容易在此类环境中损坏，而旋转变压器由于本身的结构特点， 而具有很强的抵抗静电的能力。所以如果采用旋转变压器则可以很好的解决这个问题。
　　此外， 在其他各行各业， 旋转变压器都可代替编码器而获得广泛应用。比如在冶金，水利水电，自动化设备，印刷，电梯等都可应用。
　　具体应用方法，各位读者若有兴趣，欢迎来电咨询！（Tamagawa）多摩川中国总代理深圳市艾而特工业自动化设备有限公司期待你的访问中国总代：www.contmp.com