接上文，经过第一阶段的AD2S1210测量旋转变压器的角位移之后，现在用AD698来进一步的加强验证，目前网上有关于这方面的研究资料还是挺少的。 AD698是美国ADI公司生产的单片式线性位移差分变压器信号调节系统。将AD698与RVDT／LVDT配合，能够高精确性、可重复性的将RVDT／LVDT的旋转/机械位移转换成单极性或双极性的直流电压，消除原边驱动的幅度漂移所导致的比例系数误差，改善测量的温度性能和稳定性。
0. 实验要求
基于STM32单片机，使用AD7606+AD698芯片读取RVDT角位移及速度。 RVDT：角位移传感器。由交流激励源驱动，产生一对交流电压，该电压根据磁芯的旋转位移进行相应变化。（这里用的是正余弦款，非差分款） RVDT广泛应用于铁路、航天航空、机械、建筑等领域，实现阀门开度、油门杆角度和精密位移的测量和反馈控制。 硬件设施：STM32F103C8T6、TPS5430变压器、AD7606采样芯片、AD698信号调节器、CH340串口、TDS220示波器、RVDT及其他电容电阻元器件。
1. 硬件平台搭建
AD7606采样芯片5V单电源供电，AD698芯片±15V供电。 整体思路：AD698输出与RVDT角位移有关的直流电压，传给ADC采样芯片7606，随后通过串口发送到计算机显示电压值及对应的旋转角度。
2. 实验环境
3. AD7606采样芯片
产品特性：
高分辨率、双极性输入、同步采样、逐次逼近型模数转换器。8路同步采样，16位分辨率，SPI/DSP接口，双极性模拟输入范围：±10V或±5V，吞吐速率最高200kSPS。应用场景：电力线监控和保护系统、多相电机控制、仪表和控制系统、多轴定位系统、数据采集系统（DAS）。
根据芯片说明书要求，有几点需要注意：
转换时间
这里采用16倍过采样，转换时间不得低于66us，转换完成后同时等待busy位再开始读取转换数据。
串行接口时序图
方便起见，采用转换完成之后统一读取的方式，其中SPI通讯时序根据下图来编写。
串行接口时的说明
CS接口保持低电平，SCK上升沿移出，下降沿移入，SCK空闲时高电平。 所有模拟输入通道同步采样，串行接口读取，这里仅用一路DoutA线逐个输出数据，由于是16位分辨率，8个通道，所以完整的读取一次数据需要128个SCK周期。 其他的注意事项根据芯片数据手册看着弄就行了。
4. AD7606实验现象
采用软件SPI读取时序，硬件和软件里都设置好之后，当输入电压范围是±10V时，AD7606通道悬空的默认输入电压是4V左右，这里通过串口发送8个通道值进行查看。
可见，串口显示8个通道值均在4V左右，满足条件，说明功能良好，AD7606设置完成。
5. AD698信号调节器
产品特性：
通用LVDT/RVDT信号调节器，与LVDT/RVDT一起使用，将传感器的机械/位移位置转换为单极或双极直流电压，具有高度的准确性和可重复性。通过添加一些外部无源元件来设置激励频率和幅值，输出直流信号，可与四线制或半桥式LVDT/RVDT使用。技术指标：激励频率：20~20KHz、A/B范围：[0.1, 0.9]、输出电压：±11V，线性误差：0.05％。
根据芯片说明书要求，有几点需要注意：
外部元器件选型
AD698是通过添加一些外部无源元件来设置激励频率和幅值。这里使用激励频率为3KHz，激励幅值3V，系统带宽250Hz。所以选择C1=12nF，C2=C3=C4=470nF，R1=10.3KΩ，R2=6.6KΩ。然后接线方式按照四线制方式接线，我这里是正余弦款，所以B接cos端，A接sin端，-BIN端和-AIN端短接到地。
Vout引脚输出电压公式
根据公式可得，旋转角度
α
\alpha
α：
A
/
B
=
sin
/
cos
=
tan
α
=
V
o
u
t
/
(
I
r
e
f
∗
R
2
)
⇕
α
=
a
r
c
tan
(
V
o
u
t
/
(
I
r
e
f
∗
R
2
)
)
\mathrm{A}/\mathrm{B}=\sin /\cos =\tan\mathrm{\alpha}=\mathrm{Vout}/\left( \mathrm{Iref}*\mathrm{R}2 \right) \\ \Updownarrow \\ \alpha =\mathrm{arc}\tan \left( \mathrm{Vout}/\left( \mathrm{Iref}*\mathrm{R}2 \right) \right)
A/B=sin/cos=tanα=Vout/(Iref∗R2)⇕α=arctan(Vout/(Iref∗R2))
6. AD7606+AD698实验现象
1. 示波器读激励频率
我设置的激励频率是3KHz，示波器读出来是3.062KHz，在允许误差范围内。幅值约在3v左右，满足条件。
2. 读正余弦信号
1正弦信号，2余弦信号，同时跟随旋转角度对应变化，满足条件。
3. 串口数据
AD698的Vout接在AD7606的第一通道，由于直接输出16进制的直流电压信号不方便看，所以转化为输出旋转角度
α
\alpha
α 和对应的 A/B 的变量值。 另外，由于
A
/
B
=
tan
α
\mathrm{A}/\mathrm{B}=\tan \alpha
A/B=tanα，
tan
α
\tan \alpha
tanα 的值有正有负，因此Vout电压值有正有负，正好满足AD7606双极性采样。 此外，还有个问题，AD7606的输入电压范围是[-10, 10]V，由于我设置的R2电阻是6.6KΩ，根据公式计算，最大电压对应的最大旋转角度应该是72度，而实测最大角度只有64度，64度反推回去的R2电阻却是10KΩ，当我进一步减小R2阻值时，RVDT的最大旋转角度仍然只有64度。所以这里我认为，当前情况下的RVDT最大角度范围可能由于某种原因受限，所以RVDT的可用角度范围最大只能在[-64, 64]度。
手动旋转一周测量值示意图： RVDT在[-pi/2, pi/2]角度范围内可用角度为128°。 串口现象如下所示：
根据实测，角度范围在[-64°~64°]之间，且角度的变化精确跟随手动旋转变压器的变化，成功的输出了对应变化的直流信号，达到了本次实验的最终目的。
7. 总结
本次实验采用AD7606采样电压值，通过集成芯片AD698实现RVDT传感器的测量，可根据传感器特性灵活设置RVDT传感器激励信号的频率和幅值，改变输出信号范围和偏置，实现了RVDT信号的精确测量，为后续RVDT信号的反馈控制应用提供支持。 本次实验目的是为了测量得到旋转变压器的零位置，用来辅助标定旋转变压器平替设备的零位置，标定后就可以转而使用这个平替设备。 旋转变压器的平替设备，也是输入激励信号，输出正余弦或差动信号，用来替代旋转变压器，且具备了自诊断和自标定作用，主要目的是作为自动试车用。目前的旋转变压器即油门杆是需要人工手动推拉，而平替设备只需在程序里面输入油门杆值即可，提高了自动化程度，节省人力操作。
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