旋轉變壓器用高精度編碼器的設計許振中徐開蕓（南京機械高等專科學校工業(yè)自動化系，南京013）[摘要]本文介紹了一種提高旋轉變壓器測角精度的方法，采用硬件補償型編碼器電路，可將數(shù)字精度由13位提高到15位，并且這種補償方法具有一定的推廣價值。

　　旋轉變壓器是理想的角度檢測元件之一，結構簡單、堅固，體積較小，對工作環(huán)境要求不高，抗干擾能力較強，但其測角精度不太高，一般為角分數(shù)量級，往往會限制它的應用。為此，這里提出一種數(shù)字式補償方案，可將原來測角精度提高4倍左右，即由13位數(shù)字精度（二進制） （ 0級品）補償成15位數(shù)字精度（二進制）。

　　補償原理1. 1非接觸式正余弦旋轉變壓器這里使用的非接觸式正余弦旋轉變壓器是專門為某產(chǎn)品研制，其有關參數(shù)如下勵磁電壓： 2V勵磁頻率： 2k Hz變比： 1電氣誤差：標準規(guī)定±3′零位誤差：標準規(guī)定±3′。

　　1. 2旋轉變壓器?數(shù)字量轉換器（ RDC）這里使用的旋轉變壓器?數(shù)字量轉換器是美國公司生產(chǎn)的集成電路芯片，它是40腳雙列直插陶瓷封裝，采用BiM OS工藝，用戶根據(jù)測。

　　需要可以將它設置成10位、12位、14位或16位數(shù)字精度工作方式。另外，還可以獲得一個與實際轉速成比例的模擬電壓信號，并且當使用10位數(shù)字精度時，可測速度達到62400 rpm，這為速度閉環(huán)控制創(chuàng)造了條件。

　　1. 3勵磁信號旋轉變壓器用勵磁信號是使用美國公司生產(chǎn)的OSC1758集成芯片產(chǎn)生，通過外接的電阻器和電容器就可以調整勵磁信號的幅值（ 2V ）和振蕩頻率（ 2k Hz） ，使用十分方便。

　　1. 4精度補償方案由于旋轉變壓器的生產(chǎn)、裝配過程中存在的誤差勢必會造成角度測量誤差，而且這種誤差是周期性的，可以先使用精度更高的激光分度頭測出360°范圍內旋轉變壓器和編碼器（旋轉變壓器RDC2S80 O SC1758）的綜合角度誤差，制成一張表格，然后在檢測過程中，根據(jù)當前的角度值查得應該補償?shù)恼`差值，并進行適當?shù)难a償。顯然，這種根據(jù)實測值進行查表補償?shù)乃悸芳瓤梢杂密浖椒▽崿F(xiàn)，也可以用硬件方法實現(xiàn)，而下面介紹的主要是后一種方法。

　　補償電路采用硬件電路實現(xiàn)補償時，先使用EPROM（ 2732）存放使用激光分度頭測得的誤差補償表，并且將設置成輸出允許方式（ OE接數(shù)字地） ，其地址線與RDC2S80的數(shù)據(jù)線相連，這樣當旋轉變壓器轉到某一角度θ時，對應會尋址到E PROM的某個單元，片選EPROM后就可以讀出該單元中對應補償Δθi，則修正后的實際角度值為：理論上，可以針對數(shù)字量的每個變化點進行補償，這時必須測得2（N為RDC的位數(shù)）個數(shù)據(jù)，不但工作量很大，實際上也無必要，因為旋轉變壓器測角誤差的變化不可能突變，所以可以根據(jù)實際需要壓縮補償表格的規(guī)格。這里僅把360°分成64個區(qū)間進行補償，則區(qū)間間隔為： 360°/64= 5. 625°。相應硬件電路實現(xiàn)時只要使用RDC2S80的高6位數(shù)據(jù)線來尋址的低6位地址即可。補償電路的硬件原理框圖如圖2? 1所示。

　　補償數(shù)據(jù)使用激光分度頭和編碼電路配合，從零位開始，按5. 625°進行遞增，測得各個區(qū)間的角度誤差補償值，重復測量3次，取其均值，獲得如圖3? 1所示的誤差補償曲線。

　　現(xiàn)將該曲線進行數(shù)字化，從而獲得如表3? 1所示角度誤差補償表格，表中補償量首位為符號位，1表示負補償，0表示正補償。另外， 0°、90°、180°、270°、360°均可被5. 625°整除，也就是說這些特征點能夠獲得比較準確的補償。

　　單元誤差補償量單元誤差補償量示。

　　基本方案該系統(tǒng)與原系統(tǒng)相比（參見圖2 2） ，只是燃料調節(jié)子系統(tǒng)做了改進，即燃料調節(jié)子系統(tǒng)采用與汽輪機功率?頻率電液調節(jié)系統(tǒng)相類似的前饋?反饋串級調節(jié)系統(tǒng)。主調節(jié)器采用比例調節(jié)器，與汽輪機功率?頻率電液調節(jié)系統(tǒng)中的頻差放大器相對應，其比例帶相當于汽輪機的不等率，其大小表示鍋爐帶負荷能力的大小，比例帶越大，鍋爐帶負荷能力就越強副調節(jié)器采用比例積分調節(jié)器，與汽輪機功率?頻率電液調節(jié)系統(tǒng)中的功率調節(jié)器相對應引入燃料量反饋信號，與汽輪機功率?頻率電液調節(jié)系統(tǒng)中的引入汽輪機第一級壓力信號相對應，其作用是快速消除鍋爐燃料量的自發(fā)性擾動（這一點與原系統(tǒng)相同） 引入鍋爐負荷前饋信號，與汽輪機功率?頻率電液調節(jié)系統(tǒng)中引入發(fā)電機有功功率信號相對應，其作用是當鍋爐負荷變化時，提前改變燃料量，以改善調節(jié)品質。

　　4改進后的系統(tǒng)與原系統(tǒng)的比較改進后的系統(tǒng)與原系統(tǒng)相比，主要區(qū)別是：（ 1）原系統(tǒng)多臺鍋爐共用一個主汽壓力調節(jié)器，且調節(jié)器采用比例積分調節(jié)器，使系統(tǒng)參數(shù)整定困難，鍋爐調節(jié)系統(tǒng)之間相互影響，尤其是當并列運行鍋爐臺數(shù)多，且鍋爐容量不同時，這種情況就更加明顯改進后的系統(tǒng)每臺鍋爐都設有自己的主汽壓力調節(jié)器，且調節(jié)器采用比例調節(jié)器，比例帶可根據(jù)各自鍋爐帶負荷能力的大小設置，相互之間沒有影響。

　　（ 2）改進后的系統(tǒng)比原系統(tǒng)簡單、清楚。原系統(tǒng)主汽壓力調節(jié)器與各臺鍋爐的燃料調節(jié)器分別組成串級調節(jié)系統(tǒng)，當n臺鍋爐并列運行時，要有彼此之間相互影響的n個串級調節(jié)系統(tǒng)。而改進后的系統(tǒng)取消了原系統(tǒng)的共用部分，各臺鍋爐燃燒控制系統(tǒng)自成體系，與單元制鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)相類似。

　　（ 3）原系統(tǒng)的燃料調節(jié)子系統(tǒng)主回路為無差系統(tǒng)，改進后的系統(tǒng)的燃料調節(jié)子系統(tǒng)主回路為有差系統(tǒng)，當母管壓力不在額定范圍內時，通過改變各臺鍋爐的壓力給定值（相當于汽輪機調節(jié)系統(tǒng)改變同步器位置） ，來維持母管壓力。

　　（ 4）原系統(tǒng)根據(jù)母管壓力變化由主汽壓力調節(jié)器進行各臺鍋爐的負荷分配改進后的系統(tǒng)，各臺鍋爐根據(jù)各自的主調節(jié)器比例帶的大小改變所帶的負荷。

　　5結束語盡管中小電廠母管制并列運行鍋爐逐漸被大型單元制運行鍋爐所取代，但是就我國目前現(xiàn)狀來看，在近幾年內完全取代是不實際的，尤其是地方中小電廠。這些中小電廠鍋爐燃燒的好壞，直接關系到環(huán)保和節(jié)能。本文的提出有助于改善目前中小電廠鍋爐燃燒自動控制的現(xiàn)狀，能提高中小電廠鍋爐自動投入率，對保護環(huán)境，節(jié)約能源具有重大意義。

　　理論分析表明：改進后的系統(tǒng)正確合理。現(xiàn)場改造工作量小，只要在原系統(tǒng)的基礎上稍做些投資就可以實現(xiàn)，因此具有一定的參考價值和實用價值。

　　[參考文獻] [1 ]李遵基。熱工自動控制系統(tǒng)。北京：中國電力出版社，[2 ]金以慧。過程控制。北京：清華大學出版社， 1993年4月[3 ]張玉鐸，王滿稼。熱工自動控制系統(tǒng)。北京：水利電力出版社， 1985年5月[4 ]沈士一，莊賀慶，康松，龐立云。汽輪機原理。北京：水利電力出版社， 1992年6月小結利用如圖2? 1所示硬件電路和表3? 1所給誤差數(shù)據(jù)進行補償后，可將原來±3′精度的旋轉變壓器（對應13位數(shù)字精度）補償成±1′精度（對應15位數(shù)字精度） ，這為測角精度要求較高的特殊場合提供了一種相當有效的途徑。特別是這種硬件補償思想具有一定的通用性，可以很容易應用于類似補償場合。但是，這種補償方法不具備互換性，也就是說，補償用數(shù)據(jù)表格與旋轉變壓器之間是一一對應的。

　　非接觸式旋轉變壓器用高精度編碼器的研究工作已經(jīng)通過鑒定和驗收，達到了預期目的，并成功應用于某伺服產(chǎn)品中。