嵌入式系统/ARM技术中的角位置检测系统及其在电动助力转向系统中的设计与应用

1 引 言 　　基于电磁感应原理的旋转变压器（Resolver），有时又称为解算器，是一种精密控制电机，在电动助力转向系统中，完成轴角位移信息的检测功能。由于它是模拟机电元件，所以，当其用于数字系统中，就需要一定的接口电路，即旋转变压器－数字变换器（RDC），以实现模拟量信号到控制系统数字量的转换。由旋转变压器和AD2S83就可以构成高精度的电动助力角位置检测系统，而且AD2S83输出的模拟速度信号还可以作为速度反馈信号以构成电动助力转向系统中的速度回路。  　　2 旋转变压器 　　旋转变压器（resolver）是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋 嵌入式系统在现代工业和汽车电子领域中扮演着至关重要的角色，特别是在电动助力转向系统（EPS）的设计中。本文主要探讨的是利用嵌入式技术和ARM处理器中的角位置检测系统，特别是旋转变压器（Resolver）的应用。旋转变压器是一种基于电磁感应原理的传感器，用于准确检测电机轴的角位移和角速度。 1. **旋转变压器**：旋转变压器是一种小型交流电动机，具备电磁感应特性，用于测量旋转物体的转轴角位移。它由定子和转子组成，定子提供励磁电压，转子通过电磁耦合产生感应电压。输出电压与转子的角位移成正弦或余弦函数关系，或者保持一定比例，或在一定范围内与转角成线性关系。这种传感器适用于需要高精度角位移信息的系统。 2. **旋转变压器-数字变换器（RDC）**：在数字控制系统中，旋转变压器的模拟信号需要转换为数字信号。RDC，如AD2S83，是一个集成的电路，能够实现这一转换。AD2S83是美国ADI公司的产品，采用BiMOS II工艺，集成了CMOS逻辑电路和双极线性电路，提供10至16位的分辨率，并且具有速度输出信号，可以作为速度回路的反馈信号，简化系统设计，提高精度。 3. **AD2S83的特点**：AD2S83功耗低，用户可设置分辨率，并具有自动跟踪轴角输入的能力，无静态误差。它的转换过程采用比率式跟踪方法，对输入信号幅值和频率变化不敏感，减少了对外部参考信号稳定性的依赖。同时，AD2S83具有噪声和谐波抑制能力，且用户可以根据系统需求优化性能。 4. **角位置检测电路设计**：设计的关键在于正确选择AD2S83的外围元件，例如高频滤波器的R1、R2、C1和C2。这些元件用于消除直流偏置和噪声，确保相敏检测器的稳定输出。滤波器设计考虑了L型滤波器的基本原理，包括串联的电感和并联的电容，以过滤电源中的涟波和噪声。 嵌入式系统中的角位置检测系统，尤其是结合ARM技术的解决方案，对于电动助力转向系统至关重要。旋转变压器与RDC的结合提供了高精度的角位移信息，而AD2S83等器件的使用使得这种信息能够无缝融入数字控制系统，从而提升整体系统的性能和可靠性。