022、旋转变压器原理与解码

022、旋转变压器原理与解码

去年冬天调试一台伺服驱动器，客户反馈电机在低速运行时偶尔出现“咔咔”的异响，位置环抖动得厉害。用示波器抓了编码器信号，看起来波形干净，但一上负载就出问题。折腾了两天，最后发现是旋转变压器的励磁频率和ADC采样时序没对齐，解码出来的角度在过零点附近跳变。那会儿真想把这套旋变拆了换磁编码器，但客户指定要旋变——耐振动、抗油污、能扛高温。没办法，硬着头皮把旋变解码的底裤翻了个底朝天。

旋转变压器到底是个啥

旋转变压器本质上就是个旋转式变压器，定子上有励磁绕组，转子上有正余弦绕组。给励磁绕组通一个高频正弦信号（通常5-10kHz），转子旋转时，正余弦绕组会感应出幅值随角度变化的正弦和余弦信号。

数学上很简单：励磁信号是 ( V_{exc} = A \sin(\omega t) )，那么正余弦输出就是：

[
V_{sin} = k A \sin(\omega t) \sin(\theta)
]
[
V_{cos} = k A \sin(\omega t) \cos(\theta)
]

其中θ是转子机械角度，k是变比。注意这里有个坑——输出信号是调幅波，载波频率和励磁相同，包络才是角度信息。很多新手直接拿ADC采回来的值当角度用，那肯定炸。

解码的核心：从调幅波里抠出角度

解码的本质就是解调。传统做法用相敏解调，现在主流是RDC（旋变数字转换器）芯片，比如ADI的AD2S1200、TI的PGA411。但如果你像我一样喜欢自己折腾，或者想省成本，用MCU的ADC+软件解调也能干，