常見的汙染物包括：油
、汙垢、食(shi)物(wu)顆(ke)粒(li)
，甚(shen)至(zhi)是(shi)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)其(qi)他(ta)旋(xuan)轉(zhuan)感(gan)測(ce)技(ji)術(shu)無(wu)法(fa)實(shi)施(shi)的(de)極(ji)端(duan)溫(wen)度(du)。特(te)定(ding)的(de)最(zui)終(zhong)產(chan)品(pin)具(ju)有(you)獨(du)特(te)的(de)設(she)計(ji)挑(tiao)戰(zhan)和(he)要(yao)求(qiu)，其(qi)中(zhong)一(yi)些(xie)挑(tiao)戰(zhan)和(he)要(yao)求(qiu)常(chang)見(jian)於(yu)大(da)多(duo)數(shu)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)。其(qi)中(zhong)兩(liang)個(ge)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)：1）角位置和速度數據的絕對精度
；2）最小化或消除電磁幹擾（EMI）。

 

 

一些絕對旋轉傳感技術（如光編碼器）被多次選用於工業應用。然而, 當(dang)應(ying)付(fu)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)或(huo)出(chu)於(yu)低(di)成(cheng)本(ben)考(kao)慮(lv)時(shi)，旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)壓(ya)器(qi)是(shi)理(li)想(xiang)的(de)選(xuan)擇(ze)。伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)常(chang)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)，與(yu)旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)壓(ya)器(qi)以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)類(lei)型(xing)的(de)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)相(xiang)連(lian)接(jie)。通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)和(he)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)與(yu)旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)壓(ya)器(qi)配(pei)合(he)來(lai)實(shi)現(xian)角(jiao)速(su)度(du)與(yu)位(wei)置(zhi)測(ce)量(liang)的(de)應(ying)用(yong)包(bao)括(kuo)：

 

數控（CNC）和注塑機、升降機、機械手臂、電動交通工具（電動自行車、電動滑板車、電動輪椅等）
、鐵路運輸、農業和建築設備、公共汽車和重型卡車、高爾夫球車和低速電動車。

 

 

精確和及時的旋轉變壓器角度輸出

 

在zai找zhao到dao利li用yong旋xuan轉zhuan變bian壓ya器qi來lai減jian輕qing電dian磁ci幹gan擾rao對dui工gong業ye係xi統tong的de影ying響xiang的de方fang法fa之zhi前qian，重zhong要yao的de是shi要yao先xian理li解jie為wei什shen麼me精jing確que的de位wei置zhi控kong製zhi是shi必bi不bu可ke少shao的de。旋xuan轉zhuan變bian壓ya器qi提ti供gong一yi個ge理li論lun上shang與yu無wu限xian解jie析xi度du一yi樣yang的de模mo擬ni輸shu出chu。模mo擬ni到dao數shu字zi的de轉zhuan換huan技ji術shu，通tong過guo將jiang輸shu出chu分fen割ge成cheng塊kuai或huo步bu驟zhou的de程cheng度du來lai限xian製zhi解jie析xi度du。對dui持chi續xu角jiao進jin行xing有you限xian分fen割ge將jiang導dao致zhi定ding量liang錯cuo誤wu。例li如ru
，您nin可ke以yi使shi用yong一yi個ge12位分辨率的轉換器來提供角輸出。轉換器軸旋轉一圈被分為4096步（2^12對應一個12位分辨率）。由於一度等於60分，所以旋轉一圈（360度）等於21600角分（60x360）。則每步的間隔為5.27角分（21600/4096）。係統不可能提供比5.27角分更好的信息。

 

juedingzhengquejiaoweizhidelianggeguanjiandianshixitongjingduhexitongwendingshijian。houzhezhuyaozhideshijiaoshuchuyaohuaduojiucainengxianshichujingqueweizhi。xuyaoduixitongdemeigebujianjinxingpingjia，yiquedingxianzhiyinsu。xitongzhong，dianxingdewuchajingdushixuanzhuanbianyaqiwuchahexuanzhuanbianyaqimonishuzizhuanhuan（RDC’s）誤差的總和。最常見的是，3-10角分就會出現一個旋轉變壓器誤差。再加上5.27角分會出現旋轉變壓器模擬數字轉換誤差，則我們可以得出精確的誤差出現範圍是8.27-15.27角分。因此，選擇正確的RDC很重要。以下因素在典型的旋轉變壓器應用中會對係統精度和穩定時間產生影響 [1]：

 

機械因素

 

傳感器的結構（零位電壓
、變壓比等）

傳感器規格隨溫度的變化

線圈不平衡：正弦和餘弦線圈輸出電壓可能會不平衡
，從而導致誤差

旋轉變壓器傳感器未對準：旋轉變壓器也許安裝錯誤
，導致係統靜態誤差

旋轉變壓器傳感器的極的數量：由於每增加一對極就會多檢測360度，因此增加的極數會降低角誤差

 

電氣因素

 

旋轉變壓器模擬-數字轉換結構

旋轉變壓器信號輸入到角輸出的時間延遲，反應快速的角變化穩定時間

模擬前端（AFE）部件的不平衡

係統具備處理環境因素的能力（例如,外部磁場或共模噪音）

 

穩定時間

 

當旋轉變壓器的電機位置或輸出信號變化迅速時，穩定時間是RDC控製係統的快速性能指標[2]。圖1顯示的一個是有階躍輸入變化（黑線）的RDC反饋控製係統的穩定時間的例子。藍色信號顯示的是對電路的正常模式響應

，紅色信號顯示的是加速模式過程中響應（角快速變化）。為了在快速變化的條件下追蹤到旋轉角
，加速模式幫助控製回路很容易跟蹤到一個快速的旋轉角[4]。

 

圖 1：RDC階躍響應穩定時間

 

 

電磁兼容性（EMC）指的是：電子係統要怎樣在電磁環境中運行而不產生問題（免疫力）。tongyangdi
，xitongfashemaichongyidingbunengganraodaofanweizhongderenhechanpin。zaigongyeshebeiyingyongzhong


，biansuqudongqihekongzhidianlushizhuyaoganraoyuan。gonglvyuanjiandekuaisuqiehuan，lirujueyuanzhashuangjixingjingtiguan(IGBT)和微控製器
，是高頻發射或幹擾的主要來源。IGBT切換時間可長達100nS。

 

電氣設備應該不受高頻現象影響
，例如：

 

1.靜電放電（ESD）

2.快速瞬變（也稱為EFT）

3.輻射電磁場

4.傳導射頻幹擾

5.浪湧脈衝

 

限製條件由工業標準決定，例如IEC61800-3標準規定了包含AC/DC電機和控製電路的變速驅動器的電磁兼容性要求。在這樣的環境下，任何設計都應該遵守確定的基本電氣設計原則，以減輕噪聲影響[3]。

 

1.電子PCB原理圖和布局設計：

 

a.分別進行電源和模擬接地

b.使用模擬濾波器來消除感測器信號上的共模噪音

c.針對高頻幹擾（如：鐵氧體磁珠）的高頻、低阻抗濾波器

d.最小化回環麵積
，以便接地可以為信號返回路徑提供盡可能低的阻抗

 

2.機械設計：

 

a.使用鎧裝的電纜和連接器（例如DB-9鎧裝連接器）

b.布線：最小化驅動器和感測器部件之間的電纜長度

c.使用鎧裝雙絞電源和控製電纜來避免幹擾

d.使用雙鎧裝來降低輻射幹擾

 

變速驅動器的電磁幹擾免疫力要求

 

TI工程師測試IEC61800-3標準來獲取環境規範（表1）。該設計使用鎧裝連接器和鎧裝電纜（長度>30m）。標準的定義見表2。

 

環境2

連接器 測試對象 基準 水平 標準

 

櫃/箱 ESD IEC61000-4-2 4kV (8kV) CD or 8kV (15kV) AD 1) B

 

輻射RF IEC61000-4-3 80-1000MHz, 10V/m, 80% AM (1kHz) A

 

控製信號和DC輔助電源接口 <60V EFT IEC61000-4-4 ±2kV (4kV)/5kHz，電容耦合 B

浪湧1,2/50us, 8/20us  IEC61000-4-5 ±1kV (2kV)：鎧裝電纜（2Ohm/500A）；最小長度：20m B

 

傳導RF IEC61000-4-6 0.15-80 MHz, 10V/m, 80% AM (1kHz) A

 

表1：IEC61800-3規定的變速驅動器的EMC規範

 

等級 性能（通過）標準

A 該模塊應像預期的那樣持續運行。甚至在測試時沒有功能或性能缺失。

 

B 暫時的性能降級可以接受。測試後，該模塊應像預期的那樣持續運行且不需要手動幹預。

 

C 在測試過程中，在不損壞硬件或軟件的前提下，功能缺失可以接受。測試後，該模塊應在手動啟動或關閉後能像預期的那樣持續運行。

 

表2：IEC61800-3通過性能標準

 

 

任何高dl/dt或dV/dt都可能作為電磁幹擾（EMI）的重要潛在源頭。電子信號的EDGE率可以產生諧波和互調失真。例如，一邊10ns的EDGE率和另一邊1ns的EDGE率導致10MHz的方波。這展示了增加的諧波含量如何伴隨具有更快Edge Rate的方波。使用等式1作為一個計算特定Edge Rate下的諧波頻率範圍的一般公式：

 

(1)

 

根據該公式
，10nsEdge Rate對應的諧波頻率大約為31.8MHz。圖3顯示：最後一個重要的諧波頻率為30MHZ。同時，1ns的Edge Rate對應的諧波頻率318MHZ（圖2）。如果頻率範圍擴展到300MHZ以外
，顯示的諧波仍很明顯，但卻在相關頻率上迅速變小。

 

圖 2：10MHz方波頻譜

 

圖 3：31.8MHz方波頻譜

 

這些方法可以幫助降低噪音對旋轉變壓器係統精度的整體影響：

 

1.使用差分信號幫助減少電纜中的電氣噪音

2.鎧裝線纜噪音在影響傳感器電路和產生誤差之前傳入地下

3.在RDC結構中使用的模擬前端（AFE）可以過濾掉共模噪音

4.爭取獲得具有盡可能低阻抗的接近完美的接地方式

5.盡可能縮小扮演EMI天線角色的環路

 

 

所有導電的部件，如電纜、地
、金屬外殼等，可以傳播輻射。電纜的轉移阻抗必須在頻率達到100MHz的範圍內低於100 mΩ/m。最(zui)高(gao)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)金(jin)屬(shu)導(dao)管(guan)或(huo)波(bo)紋(wen)鋁(lv)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)實(shi)現(xian)。電(dian)纜(lan)路(lu)徑(jing)越(yue)長(chang)

，要(yao)求(qiu)的(de)轉(zhuan)移(yi)阻(zu)抗(kang)越(yue)低(di)。可(ke)以(yi)在(zai)信(xin)號(hao)電(dian)纜(lan)中(zhong)使(shi)用(yong)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)器(qi)
，以(yi)在(zai)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)功(gong)率(lv)上(shang)抑(yi)製(zhi)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)。一(yi)個(ge)理(li)想(xiang)的(de)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)器(qi)不(bu)會(hui)一(yi)直(zhi)差(cha)模(mo)信(xin)號(hao)。Faraday Cage（法拉第籠）技術是另一個常用的控製輻射幹擾的方法。

 

圖 4：抑製共模噪音的扼流實例

 

 

gongyedianjiweizhichuanganyingyongzhongdedutegaojingduyuzaoyintiaozhan，keyitongguoquanmiandeshejikaolianghezaixidedianziyuanjianxuanzelaijiejue。shejixuanzhuanbianyaqishi，shejishiyingkaolvxitongwendingshijiandeguifan、有關EMI/EMC的芯片性能以及這些因素如何影響整體的係統精度。