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与自整角机/旋转变压器配套的数字转换器件
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Digital Convert Device Supporting for Automatic
Adjust-angle Transformer
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■ 马克刚
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自整角机和旋转变压器广泛用于航空、航天、雷达、坦克和地炮火控等军事装备，也可用于数控机床和机器人等民用设备中。为了适用计算机的信息处理和控制，需要将自整角机和旋转变压器输出的交流电压信号变换成数字量;或将计算机输出的数字量变换成自整角机和旋转变压器能接收的交流电压信号，为此研制了自整角机/旋转变压器——数字转换器(SDC与RDC)和数字——自整角机/旋转变压器转换器(DSC与DRC)。
自整角机/旋转变压器——数字转换器
自整角机——数字转换器(SDC)或旋转变压器——数字转换器(RDC)是将自整角机输出的三线交流电压或旋转变压器输出的四线交流电压转换成二进制数字量。由于它们内部的电路采用了二阶伺服回路，因而它们输出的数字量是连续跟踪输入轴变化。
转换器结构框图
自整角机/数字转换器(SDC)和旋转变压器/数字转换器(RDC)的结构框图如图1和图2所示。
从图1和图2可知，SDC和RDC是由微型隔离变压器、高速数字式正余弦乘法器、误差放大器、相敏检波器、积分器、压控振荡器(VCO)、可逆计数器等七部分组成。SDC和RDC模块的唯一区别是微型隔离变压器不同。
工作原理
自整角机输出的三线电压或旋转变压器输出的四线电压分别对应连接至转换器的输入端S1、S2、S3或S1、S2、S3、S4。通过转换器中的微型隔离变压器输出旋转变压器格式的正余弦交流电压，即
U1=KUOsin sint
U2=KUOcos sint
式中
—自整角机或旋转变压器轴角;UO—基准电压的幅值;K—变比;
—2 f;f—50Hz或400Hz。
为了解转换过程，假定可逆计数器现时的代码值为 ，U1乘以cos
，U2乘以sin 便得到
U1=KUOsin cos sint
U2=KUOcos sin sint
这些信号经误差放大器后得到
KUOsin cos sint-KUOcos sin
sint
=KUO(sin cos -cos sin )sint
经三角函数变换后得到
KUOsin( - )sint
由相敏检波器、积分器、压控振荡器组成的闭环系统使sin( - )=0，即 = 。当这个过程完成时，可逆计数器的代码值( )就等于转换器的转换结果，也就等于自整角机或旋转变压器的轴角，即:自整角机或旋转变压器的轴角由转换器变换成二进制的数字量。该数字量可直接或通过三态锁存器送至计算机。
自整角机——数字转换器和旋转变压器——数字转换器的主要特征参数包括:
“速度电压”:从转换器内压控振荡器引出的响应输入速度的直流电压。该电压幅值与输入轴的角速度成比例，其极性与轴角的转向有关。该电压可以用于伺服系统速度前馈，改善系统动态性能。
“忙”信号:当输入轴角所对应的模拟电压变化一个最低有效位对应的电量时，转换器“忙”信号端输出的一个脉冲信号。其电平状况表示转换器的工作状况:高电平时，表明转换器处于跟踪转换状况;低电平时，表明转换器处于输出数据不变。
“禁止”信号:决定转换器的状况。在“禁止”信号端施加低电平时，转换器处于停止跟踪状况;加高电平 时，处于跟踪状况。“禁止”信号端施加电压由计算机控制。
数字——自整角机/旋转变压器转换器
数字——自整角机转换器(DSC)或数字——旋转变压器转换器(DRC)是将表示角度的数字输入信号变换成自整角机或旋转变压器能接收的交流电压信号。
结构图
图3和图4表示了DSC和DRC的结构框图。由上图可知，它们由基准变压器、象限选择电路、正余弦乘法器、功率放大器和输出变压器组成。
基准变压器将115V、26V或11.8V，频率为50Hz或400Hz的基准输入信号变换成3.5V、400(或50)Hz的信号，以便适应转换器对输入电压幅值的要求。
象限选择电路在输入数字角最高位或次高位的控制下，完成4个象限角度的转换，以保证输出角在0 360O范围内旋转。
正、余弦快速乘法器将数字输入角转换成相对应的正、余弦函数的模拟电压:
US=UOsin sint
UC=U>Ocos sint
功率放大器将US和UC放大，提供一定的功率输出。
输出变压器将US和UC两相的正、余弦函数模拟电压转换成三线或四线的90V、26V或11.8V的电压输出，对自整角机为
US1-S3=U>Osin sint
US3-S2=UOsin( +120O)sint
US2-S1Osin( -120O)sint
对旋转变压器为
UR1-R3=UOsin sint
UR2-R4=UOcos sint
转换器的应用
图5表示了坦克高低向光电火控系统的框图。在光学瞄准的反射镜组件上装有8速率的旋转变压器，在火炮耳轴上装有4速率的旋转变压器，光学瞄准线和火炮轴线的随动通过两个旋转变压器来实现计算机控制系统工作。
计算机根据目标信息、火炮和弹药数据、环境条件数据(温度等)、阵地信息等资料计算瞄准角，然后将结果送至数字/旋转变压器转换器变成交流电压U1加至旋转变压器，并对旋转变压器的另一输入端加入基准电压U2。解算了火炮轴角
g的火炮旋转变压器输出交流电压信号U3和U4。U3和U4一方面送至旋转变压器/数字转换器变成数字量再送入计算机;另一方面送至反射镜组件旋转变压器的输入端。上反射镜组件旋转变压器输出与瞄准线角度
M有关的交流电压U5和U6。U5和U6交流电压一方面送至上反射镜伺服回路控制上反射镜转动;另一方面经旋转变压器/数字转换器变成数字量，再送入计算机。计算机实时计算出实际的瞄准线与所要求的瞄准线角度之差值，椐此对系统进行控制，使瞄准线精确地对准目标。
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