Jak elektromagnetická vazba stator-rotoru umožňuje snímání polohy

A Resolver , také známý jako synchronní resolver, je elektromagnetický senzor navržený pro měření rotačních úhlů s vysokou přesností. Jeho operace závisí na principu elektromagnetické indukce, kde interakce mezi statorem (pevná komponenta) a rotorem (rotující komponenta) generuje elektrické signály závislé na poloze. Níže je uvedeno podrobné vysvětlení toho, jak tato elektromagnetická vazba převádí mechanickou rotaci do měřitelných elektrických výstupů.

1. Struktura jádra a excitace
Resolver se skládá ze dvou hlavních částí: statoru a rotoru. Stator obsahuje primární vinutí podávané excitačním napětím střídavého proudu (AC), obvykle při frekvencích, jako je 400 Hz, 3 kHz nebo 5 kHz. Tato excitace vytváří rotující magnetické pole uvnitř statoru. Rotor, mechanicky spojený s hřídelí, jehož poloha má být měřena, má sekundární vinutí, které se otáčí v tomto magnetickém poli.

2. Elektromagnetický mechanismus spojky
, když se rotor otáčí, mění se relativní poloha mezi rotujícím magnetickému polem statoru a vinutím rotoru. Vinutí rotoru, často uspořádané ortogonálně (např. Vinutí sinusové a kosiny), zažívají různé magnetické toky. Podle Faradayova zákona o indukci tyto měnící se toky vyvolávají sinusové napětí ve vinutí rotoru. Amplitudy těchto indukovaných napětí závisí na úhlovém posunu mezi statorem a rotorem, obvykle sledují sinusové a kosinové funkce úhlu rotoru.

3. Charakteristiky signálu
Výstupní signály z vinutí rotoru jsou analogové napětí. Pro jedno rychlostní resolver jsou výstupy:

• Výstup sinus (e_sin): úměrný sinθ, kde θ je úhel rotoru.

• Výstup kosiny (E_COS): úměrné COSθ.

U více rychlostních rezolverů (např. Duální kanálové systémy) generují další páry pólů signály s vyšší frekvencí, zvyšují rozlišení a umožňují detekci jemnějšího úhlu.

4. Zpracování signálu a extrakce polohy
pro převod výstupů sinusového/kosinu na použitelné polohové údaje, jsou vyžadovány externí obvody nebo algoritmy. Mezi běžné metody patří:

• Analogové dělení: Použití TAN - 1 (ESIN/ECOS) pro výpočet θ, i když je to citlivé na šum.

• Resolver-to-digitální převodníky (RDCS): Integrované obvody, které používají sledovací smyčky (např. Servo smyčky typu II) k dekódování signálů resolveru. Tato zařízení porovnávají výstupy resolveru s interně generovanými odkazy, nastavení, dokud není minimalizována fázová chyba, čímž se obnoví úhel rotoru.

5. Návrh výhod a aplikací
Resolvery vynikají v drsných prostředích kvůli jejich drsné konstrukci (žádné optické komponenty nebo kontakty) a imunitu vůči elektromagnetickému rušení. Jsou široce používány v:

• Systémy řízení motorů: Poskytování zpětné vazby v reálném čase pro servomotory v robotice, leteckém prostoru a automatizaci.

• Letecký a obhajoba: Kritické pro aplikace vyžadující vysokou spolehlivost a toleranci vůči extrémům vibrací/teplot.

• Průmyslové vybavení: V přesných nástrojích pro obrábění, kde systémy založené na resolveru umožňují rozlišení sub-arcrinute.

6. Klíčové parametry ovlivňující výkon

• Frekvence excitace: ovlivňuje poměr signál-šum a šířku pásma systému.

• Počet párů pólů: Určuje rozsah rozlišení a měření.

• Konfigurace vinutí: Optimalizováno pro lineární nebo nelineární (např. Sinusoidální) výstupní vztahy.

Stručně řečeno, schopnost resolveru transformovat mechanickou rotaci na elektrické signály pomocí elektromagnetické vazby z něj činí zásadní složku v systémech vyžadujících přesné úhlové měření. Jeho návrhová rovnováha mezi jednoduchostí, robustností a přesností zajišťuje její trvalý význam v moderních inženýrských aplikacích.