Ένας περιστροφικός μετασχηματιστής (Resolver Sensors ) είναι μια επαγωγική μικρομηχανή της οποίας η τάση εξόδου διατηρεί μια συγκεκριμένη λειτουργική σχέση με τη γωνιακή θέση του ρότορα. Είναι ένας αισθητήρας μετατόπισης που μετατρέπει τη γωνιακή μετατόπιση σε ηλεκτρικά σήματα και χρησιμεύει ως στοιχείο ανάλυσης ικανό για μετασχηματισμό συντεταγμένων και υπολογισμό συναρτήσεων.
Αποτελείται από στάτορα και ρότορα. Η περιέλιξη του στάτορα λειτουργεί ως η κύρια πλευρά του μετασχηματιστή, λαμβάνοντας την τάση διέγερσης, ενώ η περιέλιξη του ρότορα ενεργεί ως δευτερεύουσα πλευρά, λαμβάνοντας επαγόμενη τάση μέσω ηλεκτρομαγνητικής σύζευξης. Ο όρος 'περιστροφικός μετασχηματιστής' χρησιμοποιείται επί του παρόντος επαγγελματικά στην Κίνα και συντομεύεται ως 'περιστροφικός μετασχηματιστής' Ορισμένοι τον αναφέρουν ως 'resolver' ή 'decomposer.'
Οι περιστροφικοί μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται σε συστήματα σερβοελέγχου κίνησης για ανίχνευση και μέτρηση θέσης γωνίας. Οι πρώιμοι περιστροφικοί μετασχηματιστές χρησιμοποιήθηκαν στον υπολογισμό και την επίλυση συσκευών ως κύριο συστατικό των αναλογικών υπολογιστών. Η έξοδός τους είναι ένα ηλεκτρικό σήμα που ποικίλλει ανάλογα με τη γωνιακή θέση του ρότορα σε μια συγκεκριμένη συνάρτηση, συνήθως ημιτονοειδή, συνημιτονική ή γραμμική. Αυτές οι λειτουργίες είναι κοινές και εύκολες στην εφαρμογή τους. Με τον εξειδικευμένο σχεδιασμό των περιελίξεων, είναι επίσης δυνατή η παραγωγή ηλεκτρικών εξόδων ορισμένων ειδικών λειτουργιών, αλλά αυτές οι λειτουργίες χρησιμοποιούνται μόνο σε ειδικές περιπτώσεις και δεν είναι γενικές.
Με την ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλεκτρονικών, η ενοποίηση των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων έχει αυξηθεί και οι τιμές των εξαρτημάτων έχουν μειωθεί σημαντικά. Επιπλέον, οι εξελίξεις στην τεχνολογία επεξεργασίας σήματος έχουν κάνει τα κυκλώματα επεξεργασίας σήματος των περιστροφικών μετασχηματιστών απλούστερα, πιο αξιόπιστα και φθηνότερα. Επιπλέον, η εμφάνιση λογισμικού αποκωδικοποίησης για την επεξεργασία σήματος έχει κάνει το ζήτημα της επεξεργασίας σήματος πιο ευέλικτο και βολικό. Ως αποτέλεσμα, η εφαρμογή των περιστροφικών μετασχηματιστών έχει επεκταθεί και τα πλεονεκτήματά τους έχουν γίνει πληρέστερα.
**Αρχή λειτουργίας του περιστροφικού μετασχηματιστή**
Η ουσία ενός περιστροφικού μετασχηματιστή είναι ένας μετασχηματιστής. Οι βασικές παράμετροι είναι παρόμοιες με τους μετασχηματιστές, όπως η ονομαστική τάση, η ονομαστική συχνότητα και ο λόγος μετασχηματισμού. Η διαφορά είναι ότι η κύρια και η δευτερεύουσα πλευρά του δεν είναι σταθερές αλλά έχουν σχετική κίνηση. Καθώς η σχετική γωνία μεταξύ των δύο αλλάζει, μπορεί να ληφθεί μια κυματομορφή με μεταβαλλόμενο πλάτος στην πλευρά εξόδου. Ο σχεδιασμός του περιστροφικού μετασχηματιστή βασίζεται στην παραπάνω αρχή: το πλάτος του σήματος εξόδου ποικίλλει ανάλογα με τη θέση, αλλά η συχνότητα παραμένει αμετάβλητη. Σε πρακτικές εφαρμογές, ρυθμίζονται δύο σετ πηνίων εξόδου, με διαφορά φάσης 90 μοιρών, με αποτέλεσμα δύο σετ σημάτων με διακυμάνσεις πλάτους SIN και COS.
Ένα σύστημα μέτρησης γωνίας μονού καναλιού μπορεί να αποτελείται από δύο πανομοιότυπους ημιτονοειδείς και συνημιτονικούς περιστροφικούς μετασχηματιστές. Ο ένας περιστροφικός μετασχηματιστής λειτουργεί ως πομπός και ο άλλος ως μετασχηματιστής ελέγχου. Ο πομπός διεγείρεται από μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος. Η ακρίβεια του περιστροφικού μετασχηματιστή είναι 6' και η ακρίβεια του συστήματος μονού καναλιού δεν είναι μικρότερη από 6'. Για να βελτιωθεί η ακρίβεια ελέγχου του συστήματος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα σύστημα μέτρησης γωνίας δύο καναλιών.
**Τύποι περιστροφικών μετασχηματιστών**
Οι περιστροφικοί μετασχηματιστές έχουν γενικά δομή παρόμοια με έναν κινητήρα περιτυλιγμένου ρότορα. Διαφορετικοί τύποι ή ονόματα περιστροφικών μετασχηματιστών μπορούν να ληφθούν με βάση διαφορετικά κριτήρια ταξινόμησης.
- Με βάση τη διαφορά στη χρήση, μπορούν να χωριστούν σε περιστροφικούς μετασχηματιστές υπολογιστών και περιστροφικούς μετασχηματιστές μετάδοσης δεδομένων.
- Με βάση τη σχέση λειτουργίας μεταξύ της τάσης εξόδου και της γωνίας του ρότορα, μπορούν να χωριστούν σε ημιτονοειδείς περιστροφικούς μετασχηματιστές, γραμμικούς περιστροφικούς μετασχηματιστές και αναλογικούς περιστροφικούς μετασχηματιστές.
- Με βάση τη σχέση σχετικής θέσης και τους συγκεκριμένους ρόλους στον υπολογισμό της γωνίας ή τα σχετικά συστήματα μετατροπής και μετάδοσης σήματος που κατασκευάζονται από αυτά, μπορούν να χωριστούν σε πομπούς περιστροφικού μετασχηματιστή, περιστροφικούς πομπούς διαφορικού μετασχηματιστή και περιστροφικούς μετασχηματιστές μετασχηματιστή.
Επιπλέον, οι περιστροφικοί μετασχηματιστές μπορούν να χωριστούν σε τύπους επαφής και χωρίς επαφή (με ή χωρίς δομές βούρτσας δακτυλίου ολίσθησης). Τύποι περιορισμένης γωνίας και απεριόριστης γωνίας με βάση τα όρια γωνίας περιστροφής του ρότορα. και περιστροφικοί μετασχηματιστές μονοπολικού ζεύγους και πολυπολικών ζευγών με βάση τη διαφορά στον αριθμό των ζευγών πόλων.
**Δομή του περιστροφικού μετασχηματιστή**
**Βουρτσισμένος περιστροφικός μετασχηματιστής:** Η περιέλιξη του ρότορα οδηγείται απευθείας προς τα έξω μέσω δακτυλίων ολίσθησης και βουρτσών. Χαρακτηρίζεται από απλή δομή και μικρό μέγεθος, αλλά η αξιοπιστία είναι χαμηλή και η διάρκεια ζωής είναι μικρή λόγω της μηχανικής επαφής ολίσθησης μεταξύ των βουρτσών και των δακτυλίων ολίσθησης. Επί του παρόντος, αυτή η δομική μορφή περιστροφικού μετασχηματιστή χρησιμοποιείται σπάνια και η εστίαση είναι στους περιστροφικούς μετασχηματιστές χωρίς ψήκτρες.
**Περιστροφικός μετασχηματιστής χωρίς ψήκτρες:** Χωρίζεται σε δύο κύρια μέρη, δηλαδή το περιστροφικό σώμα του μετασχηματιστή και τον πρόσθετο μετασχηματιστή. Οι πρωτεύοντες και δευτερεύοντες πυρήνες και πηνία σιδήρου του πρόσθετου μετασχηματιστή είναι δακτυλιοειδείς και στερεωμένοι στον άξονα και το περίβλημα του δρομέα, αντίστοιχα, με ένα ορισμένο ακτινικό διάκενο.
Η περιέλιξη του ρότορα του περιστροφικού σώματος του μετασχηματιστή συνδέεται με το πρωτεύον πηνίο του πρόσθετου μετασχηματιστή. Το ηλεκτρικό σήμα στο πρωτεύον πηνίο του πρόσθετου μετασχηματιστή, δηλαδή το ηλεκτρικό σήμα στην περιέλιξη του ρότορα, αποστέλλεται έμμεσα μέσω της ηλεκτρομαγνητικής ζεύξης και του δευτερεύοντος πηνίου του πρόσθετου μετασχηματιστή.
Αυτή η δομή αποφεύγει τις αρνητικές επιπτώσεις που προκαλούνται από την κακή επαφή μεταξύ των βουρτσών και των δακτυλίων ολίσθησης, βελτιώνοντας την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής του περιστροφικού μετασχηματιστή, αλλά το μέγεθος, το βάρος και το κόστος του αυξάνονται. Επί του παρόντος, οι περιστροφικοί μετασχηματιστές χωρίς ψήκτρες έχουν δύο δομικές μορφές. Ο ένας ονομάζεται περιστροφικός μετασχηματιστής τύπου δακτυλιοειδούς μετασχηματιστή χωρίς ψήκτρες και ο άλλος ονομάζεται περιστροφικός μετασχηματιστής απροθυμίας.
**Περιστροφικός μετασχηματιστής τύπου δακτυλιοειδούς μετασχηματιστή:** Αυτή η δομή επιτυγχάνει καλά χωρίς ψήκτρες, χωρίς επαφή. Το δεξί μέρος στο σχήμα είναι ένας τυπικός περιστροφικός στάτορας και ρότορας μετασχηματιστή, με τις ίδιες περιελίξεις στάτορα και ρότορα όπως ένας βουρτσισμένος περιστροφικός μετασχηματιστής για τη μετατροπή σήματος. Το αριστερό μέρος είναι ο δακτυλιοειδής μετασχηματιστής. Το ένα του τύλιγμα βρίσκεται στον στάτορα και το άλλο στον ρότορα, τοποθετημένο ομόκεντρα.
Το τύλιγμα του δακτυλιοειδούς μετασχηματιστή στον ρότορα συνδέεται με το τύλιγμα του ρότορα για μετατροπή σήματος και η είσοδος και η έξοδος του ηλεκτρικού του σήματος ολοκληρώνονται από τον δακτυλιοειδή μετασχηματιστή.
**Περιστροφικός μετασχηματιστής απροθυμίας:** Η περιέλιξη διέγερσης και η περιέλιξη εξόδου του περιστροφικού μετασχηματιστή απροθυμίας τοποθετούνται στο ίδιο σύνολο σχισμών στάτη και παραμένουν σταθερά. Ωστόσο, οι μορφές της περιέλιξης διέγερσης και της περιέλιξης εξόδου είναι διαφορετικές. Το σήμα εξόδου της διφασικής περιέλιξης θα πρέπει να εξακολουθεί να είναι ένα ηλεκτρικό σήμα που μεταβάλλεται ημιτονοειδώς ανάλογα με τη γωνία και έχει διαφορά ηλεκτρικής γωνίας 90°.
Το σχήμα του μαγνητικού πόλου του ρότορα είναι ειδικά σχεδιασμένο για να κάνει το μαγνητικό πεδίο του διακένου αέρα περίπου ημιτονοειδές. Ο σχεδιασμός του σχήματος του ρότορα πρέπει επίσης να πληροί τον απαιτούμενο αριθμό πόλων. Μπορεί να φανεί ότι το σχήμα του ρότορα καθορίζει τον αριθμό των ζευγών πόλων και το σχήμα του μαγνητικού πεδίου του διακένου αέρα. Οι περιστροφικοί μετασχηματιστές απροθυμίας κατασκευάζονται γενικά σε διαχωρισμένη μορφή και δεν συνδυάζονται μεταξύ τους, παρέχονται στο χρήστη σε χωριστή μορφή, συναρμολογημένη από τον χρήστη.
