伺服系统胶木手轮旋变激磁的精度测试

        某机载雷达干扰伺服系统ATE 测试中，胶木手轮旋变激磁精度的测试是该系统测试难点。故采用自整角机鉴相式工作方式，建立其直角坐标系，经三角函数关系求三相整步绕组中施加激励作用下胶木手轮转子中的感应电势。或采用RDC 旋转变压器数字转换模块，由DC/AC 产生两路手轮旋变激磁正弦信号。
        1 胶木手轮激磁信号的产生
        测试要求将故障定位到相应的内场可测试单元（简称SRU），以满足内场可更换性，故应将伺服系统所需激磁信号在外部DC/AC 模块加以激励。是电流或电压作乘法运算等，可分为电压型和电流型。电压型DC/AC 模块为正交功率振荡器，是金属封装结构，输出3W 功率并有内部保护功能，含振荡器和功率放大器。振荡器产生正交信号V1＝Asinωt，其频率f＝1/2πRC，经选择不同的RC 值达到所需频率。功放电路完成电流放大和倍压功能，达到功率放大，其值V2＝2Asinωt。
        2 胶木手轮旋变精度测试
        2.1 自整角机鉴相式法
        采用自整角机鉴相式工作方式测量手轮旋变激磁精度，其原理为：自胶木手轮整角机的定子绕组（整步绕组）为三相绕组，在空间以120° 间隔对称分布，转子为单相绕相。
        给三相定子绕组施加激励:设定转子绕组间的变比为K，若转子处于任意位置，建立直角坐标系XOY。则U1、U2、U3 在转子KK' 中产生感应电势为：U1=Umsinωt，U2=Umsin(ωt-120o)，U3=Umsin(ωt+120o)。UKK' 即为在三相整步绕组中施加激励作用下在转子KK'中产生的感应电势。Um 为常数时，K 为常数，故输出电压UKK' 与U1 相比，在相位上差一个θ，而各自的幅值和频率不变，θ 为转子转角。
        设可逆计数器当前字状态为φ，高速数字式正余弦乘法器将V1 乘cosφ，V2 乘sinφ，得：V3 = KE0 sin ωt sin θcos ϕ， V4 =KE0 sinωtcosθsinϕ。两信号经误差放大器相减后得：KE sin t(sin cos cos sin ) KE sin t sin( )V KE sin t sin cos KE sin t cos sin0 00 0ω θ ϕ − θ ϕ = ω θ − ϕ= ω θ ϕ − ω θ ϕ = 误差经相敏解调器、压控振荡器、可逆计数器等形成闭环回路，使sin(θ-φ) 趋近零，可逆计数器的字状态φ 在转换器的额定精度范围内，等于旋转变压器的轴角θ。
        RDC 转换模块的电源为±15V、+5V、GND，且电源不能接反，否则损坏器件。BESY：忙信号，该信号指示转换器输出的二进制数码是否有效。胶木手轮BESY 为高电平时，转换器正在进行数据转换，此时输出数据无效；BESY 为低电平时，转换器内部数据已稳定，输出数据有效。
        数据选通ENABLE：该引出角为控制逻辑输入腿，其功能为外部对转换器输出数据实行三态控制。低电平时，转换器输出数据占用数据总线，高电平时，转换器数据输出腿呈三态，器件不占用总线。可通过数字I/O 保持低电位。数据锁定控制（禁止信号） INHIBIT：该引出腿为控制逻辑输入腿，其功能为外部对转换器输出数据实行锁存或直通选择控制。
        胶木手轮高电平时转换器的输出数据不锁存而直接输出；低电平时，胶木手轮转换器输出数据被锁存，数据不更新，但内部环路不中断，跟踪始终进行。INHIBIT 在内部接拉高电阻（器件是否用数据总线，何时输出取决于ENABLE 状态）。
        BYTE：位选择端，是为使转换器可和8 位或16 位数据总线连接而专门设计的控制端，转换器与该总线相连时，BYTE 内部拉高，转换器可输出12位或14 位数据。可将转换器接到数字I/O 上，将BYTE 置高位，保证转换器输出14 位数据。
        通过DC/AC 模块产生2V/2K 手轮旋变激磁正弦信号分2 路：
        ① 作为激励加到伺服系统控制端作为激磁信号的输入；
        ② 作为激励加到RDC 转换模块的RHi 端和RLo 端，Z1～Z4 四路手轮旋变反馈作为RDC 转换模块信号输入，由RDC 转换模块的14 路数字输出经数字I/O 输出到计算机，观察2路手轮旋变反馈信号代表的角度是否正确。
        3 测试实验结果
        分析与结论实际测试中，通过系统仿真和实际应用测试，应用自整角机鉴相式工作方式工艺简单，易实现，但测量精度不高。代入实验数据，若输入电压信号为2V/2K 旋变激磁信号，理论精度高达±1º。当胶木手轮旋过30° 时，测得θ 角为34.7°；当胶木手轮旋过45°时，测得θ 角为47.9°；当胶木手轮旋过60° 时，测得θ角为56.4°，精度高达±3º。应用旋转变压器数字模块测试精度较高，理论精度可达±0.1°，以下选用手轮角度旋至 -120.0 子程序，测试程序从略。