Development of a controller for the position sensor based on a sine-cosine rotary transformer

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Sine-cosine rotary transformers, being electromechanical position sensors, have a relatively high accuracy and resistance to harsh operating conditions, which makes them attractive for use in automotive machinery and equipment installed on its base. Special controllers with software and hardware implementation are designed to generate excitation voltages, to process measuring signals and to calculate, depending on them, the angular position of the shaft where the sensor is installed.

AIM: Development of software and hardware for a controller of the position sensor based on a sine-cosine rotary transformer in the amplitude mode.

METHODS: Taking into account electromagnetic processes, which are the basis of the operation of a sine-cosine rotary transformer in the amplitude mode, system analysis methods, methods of software developing and debugging, methods of experimental researches and processing their results were applied.

RESULTS: A detailed description of the controller of a sine-cosine rotary transformer in the amplitude mode as well as its implementation using microprocessor technology and specialized tools for generating, capturing and processing signals are given. The structure of the controller software is given, as well as technical solutions aimed at improving the accuracy of measuring the angular position and the reasonable implementation of computational processes are described. The results of the experimental study illustrate the achievement of the given aim.

CONCLUSIONS: The development of a controller for a sine-cosine rotary transformer in the amplitude mode required the detailed consideration and coordination of electromagnetic, electrical and computational processes, as well as the use of various technical solutions aimed at improving the accuracy of measuring the angular position. The results obtained can be applied in the development of controllers for various electromechanical position sensors.

About the authors

Igor S. Polyuschenkov

“Rubicon – Innovation” R&D Company

Author for correspondence.
Email: polyushenckov.igor@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6023-9927
SPIN-code: 9795-8775

Cand. Sci. (Engineering), Engineer

Russian Federation, 2 Industrialnaya street, 214031 Smolensk

References

  1. Anuchin AS. Electric drive control systems. Moscow: MEI; 2015. (In Russ.)
  2. Rozanov YuK, Sokolova EM. Electronic devices of electromechanical systems: a textbook for universities. Moscow: Akademiya; 2004. (In Russ.)
  3. Terekhov VM. Elements of an automated electric drive: a textbook for universities. Moscow: Energoatomizdat; 1987. (In Russ.)
  4. Voititsky SA, Ivakhno VS, Ivakhno NV. Digital signal processing system for a rotating transformer based on a DSP microcontroller and an electric drive. Izvestiya TulGU. Tekhnicheskie nauki. 2012;8:184–188. (In Russ.)
  5. Anuchin AS, Podzorova VS, Kulmanov VI, et al. Method of digital processing of signals of a sine-cosine incremental position sensor to eliminate the influence of the constant component of these signals. Vestnik IGEU. 2017;6:33–39. (In Russ.) doi: 10.17588/2072-2672.2017.6.033-039
  6. Prokofiev GV, Bolshakov KN, Stakhin VG, et al. Development of a signal processing chip from sine-cosine position sensors with high resolution. Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki. 2016;3(176):30–42. (In Russ.)
  7. Polyushchenkov IS. Development of an electromechanical position sensor controller. Vestnik IGEU. 2023;4:36–45. (In Russ.) doi: 10.17588/2072-2672.2023.4.036-045
  8. Polyushchenkov IS. Model-Based Programming as a Tool for the Electrical Engineer. Vestnik IGEU. 2023;1:60–70. (In Russ.) doi: 10.17588/2072-2672.2023.1.060-070
  9. Polyushchenkov IS. Development of a digital position sensor controller and its software. Vestnik IGEU. 2023;3:52–61. (In Russ.) doi: 10.17588/2072-2672.2023.3.052-061
  10. Schenk X. Theory of engineering experiment: textbook. Moscow: Mir; 1972. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Functional diagram of the SCRT controller in the amplitude mode.

Download (77KB)
3. Fig. 2. Time-domain diagrams of the SCRT controller in the amplitude mode.

Download (67KB)
4. Fig. 3. The input-output curve of the SCRT controller in the amplitude mode.

Download (75KB)
5. Fig. 4. Diagrams of signals for estimation of angular position of the SCRT.

Download (132KB)
6. Fig. 5. Assignment of microcontroller lines.

Download (47KB)
7. Fig. 6. Block diagram of the SCRT controller software.

Download (284KB)
8. Fig. 7. Experimental graph of measured angular position of the SCRT rotor.

Download (126KB)
9. Fig. 8. Functional scheme of an experimental rig for study of the SCRT controller.

Download (61KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».