Kuidas staatori-rotoorne elektromagnetiline sidumine võimaldab positsiooni tuvastamist

A Resolver , tuntud ka kui sünkroonne resolver, on elektromagnetiline andur, mis on loodud suure täpsusega pöörlemisnurkade mõõtmiseks. Selle toiming sõltub elektromagnetilise induktsiooni põhimõttest, kus staatori (fikseeritud komponendi) ja rootori (pöörlev komponent) vastastikmõju tekitab positsioonist sõltuvaid elektrilisi signaale. Allpool on üksikasjalik selgitus selle kohta, kuidas see elektromagnetiline sidumine tõlgib mehaanilise pöörde mõõdetavateks elektrilisteks väljunditeks.

1. Põhistruktuur ja ergastus
Resolver koosneb kahest peamisest osast: staatorist ja rootorist. Staatoril on primaarsed mähised, mis on pingestatud vahelduva voolu (AC) ergastuspinge abil, tavaliselt sagedustel nagu 400 Hz, 3 kHz või 5 kHz. See ergastus loob staatori sees pöörleva magnetvälja. Rootoril, mis on mehaaniliselt ühendatud võlliga, mille asendit tuleb mõõta, on sekundaarsed mähised, mis pöörlevad sellel magnetväljal.

2. Rootori pöörlemisel elektromagnetiline sidumismehhanism
, muutub suhteline asukoht staatori pöörleva magnetvälja ja rootori mähiste vahel. Rootori mähised, mis on sageli korraldatud ortogonaalselt (nt siinus- ja koosinusmähised), kogevad erinevat magnetilist voogu. Faraday induktsiooniseaduse kohaselt kutsuvad need muutuvad voogud esile rootori mähistes sinusoidseid pingeid. Nende indutseeritud pingete amplituudid sõltuvad staatori ja rootori nurga nihkest, järgides tavaliselt rootori nurga siinust ja koosinusfunktsioone.

3. Signaaliomadused
Rootori mähiste väljundsignaalid on analoogpinged. Ühekiiruse lahendaja jaoks on väljundid:

• Sine väljund (e_sin): proportsionaalne sinθ, kus θ on rootori nurk.

• Koosinus väljund (E_COS): proportsionaalne cosθ -ga.

Mitmekiiruselistes resolvrites (nt kahe kanaliga süsteemid) genereerivad täiendavad poolusepaarid kõrgema sagedusega signaale, suurendades eraldusvõimet ja võimaldades nurga peenemat tuvastamist.

4. Signaali töötlemine ja positsiooni ekstraheerimine
siinus/koosinus väljundite teisendamiseks kasutatavateks positsioonide andmeteks, on vaja väliseid vooluahelaid või algoritme. Ühised meetodid hõlmavad:

• Analoogjaotus: TAN -1 (ESIN/ECOS) kasutamine θ arvutamiseks, ehkki see on müra suhtes tundlik.

• Resolver-digitaalmuundurid (RDC): integreeritud vooluringid, mis kasutavad resolveri signaalide dekodeerimiseks jälgimissilmuseid (nt II tüüpi servosilmused). Need seadmed võrdlevad eraldajate väljundeid sisemiselt genereeritud viidetega, kohandades seni, kuni faasiviga on minimeeritud, taastades seeläbi rootori nurga.

5. Projekteerimise eelised ja rakendused
lahendavad karmides keskkondades nende karmi ehituse (puuduvad optilised komponendid ega kontaktid) ja immuunsuse tõttu elektromagnetilise häirete tõttu. Neid kasutatakse laialdaselt:

• Mootori juhtimissüsteemid: reaalajas tagasiside pakkumine servomootoritele robootika, kosmose ja automatiseerimise alal.

• Lennundus ja kaitse: kriitiline rakenduste jaoks, mis nõuavad suurt usaldusväärsust ja tolerantsust vibratsiooni/temperatuuri äärmuste suhtes.

• Tööstusseadmed: täpsetes mehaanilistes tööriistades, kus resolveripõhised süsteemid võimaldavad alam-arcminat eraldusvõimet.

6. peamised parameetrid, mis mõjutavad jõudlust

• Ergastussagedus: mõjutab signaali ja müra suhet ja süsteemi ribalaiust.

• Postipaaride arv: määrab eraldus- ja mõõtmisvahemik.

• Mingi konfiguratsioon: optimeeritud lineaarsete või mittelineaarsete (nt sinusoidaalse) väljundsuhete jaoks.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et resolveri võime muuta mehaanilist pöörlemist elektrilisteks signaalideks elektromagnetilise sidumise kaudu muudab selle oluliseks komponendiks süsteemides, mis nõuavad täpset nurga mõõtmist. Selle disaini tasakaal lihtsuse, vastupidavuse ja täpsuse vahel tagab selle jätkuva olulisuse tänapäevastes insenerirakendustes.