Pyörivä muuntaja (Resolver Sensors ) on induktiivinen mikrokone, jonka lähtöjännite ylläpitää tietyn toiminnallisen suhteen roottorin kulma-asennon kanssa. Se on siirtymäanturi, joka muuntaa kulmasiirtymän sähköisiksi signaaleiksi ja toimii ratkaisuelementtinä, joka pystyy koordinaattimuunnoksiin ja funktion laskemiseen.
Se koostuu staattorista ja roottorista. Staattorikäämi toimii muuntajan ensiöpuolena vastaanottaen viritysjännitettä, kun taas roottorin käämi toimii toisiopuolena ja saa indusoituvan jännitteen sähkömagneettisen kytkennän kautta. Termiä 'pyörivä muuntaja' käytetään tällä hetkellä ammattimaisesti Kiinassa ja siitä käytetään lyhennettä 'pyörivä muuntaja'. Jotkut kutsuvat sitä 'resolveriksi' tai 'hajottajaksi'.
Pyöriviä muuntajia käytetään liikeservoohjausjärjestelmissä kulman asennon tunnistamiseen ja mittaamiseen. Varhaisia pyöriviä muuntajia käytettiin laskennassa ja laitteiden ratkaisemisessa analogisten tietokoneiden pääkomponenttina. Niiden lähtö on sähköinen signaali, joka vaihtelee roottorin kulma-asennon mukaan tietyssä funktiossa, tyypillisesti sinimuotoinen, kosini tai lineaarinen. Nämä toiminnot ovat yleisiä ja helppokäyttöisiä. Käämien erikoissuunnittelulla on mahdollista tuottaa myös tiettyjen erikoistoimintojen sähköisiä lähtöjä, mutta näitä toimintoja käytetään vain erikoistilanteissa eivätkä ne ole yleisiä.
Elektroniikkateollisuuden kehittyessä elektroniikkakomponenttien integrointi on lisääntynyt ja komponenttien hinnat ovat laskeneet merkittävästi. Lisäksi signaalinkäsittelytekniikan kehitys on tehnyt pyörivien muuntajien signaalinkäsittelypiireistä yksinkertaisempia, luotettavampia ja halvempia. Lisäksi ohjelmistodekoodauksen ilmaantuminen signaalinkäsittelyä varten on tehnyt signaalinkäsittelystä joustavamman ja kätevämmän. Tämän seurauksena pyörivien muuntajien käyttöalue on laajentunut ja niiden edut ovat toteutuneet paremmin.
**Rotary Transformerin toimintaperiaate**
Pyörivän muuntajan olemus on muuntaja. Tärkeimmät parametrit ovat samanlaisia kuin muuntajien, kuten nimellisjännite, nimellistaajuus ja muunnossuhde. Erona on, että sen ensisijainen puoli ja toissijainen puoli eivät ole kiinteitä, vaan niillä on suhteellinen liike. Kun suhteellinen kulma näiden kahden välillä muuttuu, ulostulopuolella voidaan saada aaltomuoto, jonka amplitudi vaihtelee. Pyörivän muuntajan suunnittelu perustuu yllä olevaan periaatteeseen: lähtösignaalin amplitudi vaihtelee sijainnin mukaan, mutta taajuus pysyy ennallaan. Käytännön sovelluksissa asetetaan kaksi sarjaa lähtökäämejä 90 asteen vaihe-erolla, jolloin saadaan kaksi signaalisarjaa SIN- ja COS-amplitudivaihteluilla.
Yksikanavainen kulmanmittausjärjestelmä voi koostua kahdesta identtisestä sini- ja kosinikiertomuuntajasta. Toinen pyörivä muuntaja toimii lähettimenä ja toinen ohjausmuuntajana. Lähetintä jännittää vaihtovirtalähde. Pyörivän muuntajan tarkkuus on 6', ja yksikanavaisen järjestelmän tarkkuus on vähintään 6'. Järjestelmän ohjaustarkkuuden parantamiseksi voidaan käyttää kaksikanavaista kulmanmittausjärjestelmää.
**Pyörivien muuntajien tyypit**
Pyörivien muuntajien rakenne on yleensä samanlainen kuin kierretty roottori moottori. Pyöriviä muuntajia voidaan saada eri tyyppejä tai nimiä erilaisten luokituskriteerien perusteella.
- Käyttöeron perusteella ne voidaan jakaa laskennallisiin kiertomuuntajiin ja tiedonsiirron kiertomuuntajiin.
- Lähtöjännitteen ja roottorikulman välisen funktiosuhteen perusteella ne voidaan jakaa sinimuotoisiin pyöriviin muuntajiin, lineaarisiin pyöriviin muuntajiin ja suhteellisiin kiertomuuntajiin.
- Suhteellisen asemasuhteen ja kulmanlaskennan tai niihin liittyvien niiden rakentamien muunnos- ja signaalinsiirtojärjestelmien roolien perusteella ne voidaan jakaa kiertomuuntajalähettimiin, kiertomuuntajadifferentiaalilähettimiin ja kiertomuuntajiin.
Lisäksi pyörivät muuntajat voidaan jakaa kosketus- ja kosketuksettomiin tyyppeihin (liukurengasharjarakenteilla tai ilman); rajoitettu kulma ja rajoittamaton kulmatyypit, jotka perustuvat roottorin pyörimiskulmarajoihin; ja yksinapaiset pari- ja moninapaiset pyörivät muuntajat napaparien lukumäärän eron perusteella.
**Rotary Transformerin rakenne**
**Harjattu pyörivä muuntaja:** Roottorin käämitys johdetaan suoraan ulos liukurenkaiden ja harjojen kautta. Sille on ominaista yksinkertainen rakenne ja pieni koko, mutta luotettavuus on heikko ja käyttöikä on lyhyt harjojen ja liukurenkaiden välisen mekaanisen liukukosketuksen vuoksi. Tällä hetkellä tätä pyörivän muuntajan rakennemuotoa käytetään harvoin, ja painopiste on harjattomissa pyörivissä muuntajissa.
**Harjaton pyörivä muuntaja:** Se on jaettu kahteen pääosaan, nimittäin pyörivän muuntajan runkoon ja lisämuuntajaan. Lisämuuntajan ensiö- ja toisioraudasydämet ja -kelat ovat rengasmaisia ja kiinnitetty roottorin akseliin ja vastaavasti koteloon tietyllä säteittäisellä raolla.
Pyörivän muuntajan rungon roottorin käämitys on yhdistetty lisämuuntajan ensiökäämiin. Lisämuuntajan ensiökäämin sähkösignaali eli roottorin käämin sähköinen signaali lähetetään epäsuorasti ulos lisämuuntajan sähkömagneettisen kytkimen ja toisiokäämin kautta.
Tämä rakenne välttää harjojen ja liukurenkaiden välisen huonon kosketuksen aiheuttamat haitalliset vaikutukset, mikä parantaa pyörivän muuntajan luotettavuutta ja käyttöikää, mutta sen koko, paino ja hinta kasvavat. Tällä hetkellä harjattomilla pyörivillä muuntajilla on kaksi rakennemuotoa. Toista kutsutaan rengasmuuntajatyyppiseksi harjattomaksi pyöriväksi muuntajaksi ja toista reluktanssikiertomuuntajaksi.
**Renkainen muuntajatyyppinen pyörivä muuntaja:** Tämä rakenne saavuttaa harjattoman, kosketuksettoman hyvin. Kuvan oikea osa on tyypillinen pyörivän muuntajan staattori ja roottori, jossa on samat staattori- ja roottorikäämit kuin harjatulla pyörivällä muuntajalla signaalin muuntamista varten. Vasen osa on rengasmainen muuntaja. Sen yksi käämi on staattorissa ja toinen on roottorissa, sijoitettuna samankeskisesti.
Roottorin rengasmuuntajan käämitys on kytketty roottorin käämiin signaalin muuntamista varten, ja sen sähköisen signaalin sisään- ja ulostulo täydentyy rengasmuuntajalla.
**Reluktanssipyörivä muuntaja:** Reluktanssipyörivän muuntajan virityskäämi ja lähtökäämi sijoitetaan samaan staattoriurasarjaan ja pysyvät kiinteinä. Herätyskäämin ja lähtökäämin muodot ovat kuitenkin erilaisia. Kaksivaiheisen käämin lähtösignaalin tulee silti olla sähköinen signaali, joka vaihtelee sinimuotoisesti kulman kanssa ja jolla on 90° sähköinen kulmaero.
Roottorin magneettinavan muoto on erityisesti suunniteltu tekemään ilmaraon magneettikentästä suunnilleen sinimuotoinen. Myös roottorin muodon tulee täyttää vaadittu määrä napoja. Voidaan nähdä, että roottorin muoto määrää napaparien lukumäärän ja ilmaraon magneettikentän muodon. Reluktanssin pyörivät muuntajat valmistetaan yleensä jaetussa muodossa, eikä niitä ole yhdistetty toisiinsa, ja ne toimitetaan käyttäjälle jaettuna, käyttäjän kokoamana.
