СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №3/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 46 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2015 250 225 200 175 150 125 100 75 50 25 0 200 150 100 50 0 0 а б в г 0 2 2 4 4 6 6 8 8 10 10 12 12 14 14 16 16 18 18 20 20 Угол, градусы Угол, градусы 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 8181 8182 8184 8186 8188 8190 8192 8194 8196 8198 8182 8183 8184 8185 8186 8187 8188 8189 8190 8191 8192 8193 8194 8195 8196 8197 8198 8199 Количество отсчетов за код Количество отсчетов за код Время, мс Время, мс Код Код Рис. 3. Сравнение характеристик AD2S1210 и RDS-M: a – переходный процесс в AD2S1210; б – гистограмма кодов AD2S1210; в – переходный процесс в RDS-M; г – гистограмма кодов RDS-M для повышения устойчивости к поме- хам, шуму усилителей и для получения необходимой разрядности преобразо- вания. Вместо масштабирующего уси- лителя может быть использован про- стой делитель напряжения, так как пре- образователь имеет высокое входное сопротивление. Для преобразователей угол–код необходимо различать понятия раз- рядности преобразования и точно- сти преобразования. Точность преоб- разования обусловлена конструктив- ными погрешностями изготовления датчика, такими как различие усиле- ния по каналам X и Y, смещение цент- ра вращения и эксцентриситет дат- чика и так далее. Несмотря на то, что сама микросхема практически не вно- сит погрешности в измерение за счёт использования при вычислениях ман- тиссы длиной не менее 20 разрядов, точность системы в целом может ока- заться недостаточной. Для устране- ния систематических погрешностей датчика и погрешностей, обуслов- ленных внешней электрической схе- мой, микросхема RDS-M позволяет выполнять компенсацию погрешно- стей внешней схемы и механических погрешностей датчиков путём запи- си корректирующих коэффициентов в регистры преобразователя. Для упрощения процесса настрой- ки микросхемы совместно с датчиком разработано сопутствующее программ- ное обеспечение (ПО-RDS) для вычис- ления поправочных значений каждо- го корректируемого параметра. Так- же ПО-RDS содержит настраиваемую пользователем модель СКВТ, использу- емую при вычислении угла (см. рис. 6). Модель позволяет компенсировать сле- дующие погрешности датчика: ● смещение обмоток относительно центра вращения K см.sin , K см.cos ; ● смещение обмоток относительно друг друга на постоянный угол ϕ см. ; ● неодинаковость поля в обмотках СКВТ; Таблица 2. Сравнение характеристик микросхемы RDS-M с зарубежными аналогами Параметр RDS-M ЗАО «ПКК Миландр», Россия RD-19230 DDC, США AD2S1210 Analog Devices, США ACT5028 AeroFlex, США Питание, В Однополярное, 3,0…5,5 Двухполярное, ±5 Однополярное, 4,75…5,25 Однополярное, 4,5…5,5 Ток потребления, мА 40 25 35 20 Опорная частота, Гц 0…30000 0…10000 3000…20000 45…30000 Максимальная скорость вращения, об/c 5000 1152 3125 1024 Максимальная точность, бит 16 16 16 16 Полоса пропускания сигнала, Гц 25…6400 300…1200 125…6500 2…7500 Способ реализации алгоритма Цифровой Аналоговый Цифровой Аналоговый разователя, важную роль играет дина- мика преобразователя, то есть длитель- ность и форма переходных процессов, возникающих в преобразователе при возникновении возмущения на входе. Для корректности сравнение динами- ческих характеристик преобразовате- лей должно производиться в режимах, обеспечивающих одинаковую разряд- ность преобразования. Эксперимен- тальные данные, характеризующие сравнительную динамику преобразо- вателя RDS-M и AD2S1210 (из справоч- ного листка), приведены далее. Для сравнения приборов выбран режим 14 бит. На рисунках 3а и 3в приведён вид переходного процес- са при гипотетическом изменении угла на входе преобразователя скач- ком из 0 ° в 179 ° (переходная функ- ция преобразователя) для AD2S1210 и RDS-M соответственно. На рисун- ках 3б и 3г приведены гистограммы кодов после их установления (10 000 отсчётов, пост-обработка отключена), подтверждающие, что достигнута точ- ность 14 бит. Как видно из рисунка 3, динамиче- ские характеристики преобразователя RDS-M в режиме 14 бит при гистограм- ме и переходном процессе одинакового качества (отсутствие вторичных коле- баний и тому подобного), как мини- мум, не уступают характеристикам AD2S1210. Это справедливо и для дру- гих режимов работы преобразователя (10, 12, 16 бит). Типовые структурные схемы вклю- чения микросхемы RDS-M приведе- ны на рисунках 4 и 5. Микросхема не требует установки большого количе- ства дополнительных компонентов на плате. Пользователь должен обеспечить усиление питающего напряжения СКВТ или сельсина до необходимого уров- ня и масштабировать выходные сиг- налы СКВТ/сельсина к входным уров- ням ИС. В схему можно добавить ФНЧ