כיצד צימוד אלקטרומגנטי של סטטור רוטור מאפשר חישת מיקום

א Resolver , המכונה גם פותר סינכרוני, הוא חיישן אלקטרומגנטי שנועד למדוד זוויות סיבוביות ברמת דיוק גבוהה. פעולתו תלויה בעקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית, כאשר האינטראקציה בין סטטור (רכיב קבוע) לרוטור (רכיב מסתובב) מייצרת אותות חשמליים תלויים במיקום. להלן הסבר מפורט כיצד צימוד אלקטרומגנטי זה מתרגם סיבוב מכני לתפוקות חשמליות מדידות.

1. מבנה ליבה ועירור
הפותר מורכב משני חלקים עיקריים: הסטטור והרוטור. הסטטור מכיל פיתולים ראשוניים המופעלים על ידי מתח עירור זרם לסירוגין (AC), בדרך כלל בתדרים כמו 400 הרץ, 3 קילו הרץ או 5 קילו הרץ. עירור זה יוצר שדה מגנטי מסתובב בתוך הסטטור. הרוטור, המקושר באופן מכני לפיר שמצב מיקומו יש למדוד, כולל פיתולים משניים המסתובבים בשדה מגנטי זה.

2. מנגנון צימוד אלקטרומגנטי
כאשר הרוטור מסתובב, המיקום היחסי בין השדה המגנטי המסתובב של הסטטור לבין פיתולי הרוטור משתנה. פיתולי הרוטור, מסודרים לעתים קרובות באופן אורתוגונלי (למשל, פיתולי סינוס וקוסינוס), חווים שטפים מגנטיים משתנים. על פי חוק האינדוקציה של פאראדיי, שטפים משתנים אלה גורמים למתחים סינוסואידיים בפיתולי הרוטור. המשרעות של המתחים המושרים אלה תלויים בתזוזה הזוויתית בין הסטטור לרוטור, בדרך כלל בעקבות פונקציות סינוס וקוסינוס של זווית הרוטור.

3. מאפייני האות
אותות הפלט מפתקי הרוטור הם מתחים אנלוגיים. עבור פותר במהירות אחת, התפוקות הן:

• פלט סינוס (e_sin): פרופורציונלי ל- sinθ, כאשר θ הוא זווית הרוטור.

• פלט cosine (e_cos): פרופורציונלי ל- cosθ.

ברזולוצי ריבוי מהירות (למשל, מערכות ערוץ כפול), זוגות מוט נוספים מייצרים אותות בתדר גבוה יותר, משפרים את הרזולוציה ומאפשרים גילוי זווית עדינה יותר.

4. עיבוד אותות ומיצוי מיקום
כדי להמיר את יציאות הסינוס/קוסינוס לנתוני מיקום שמישים, נדרשים מעגלים חיצוניים או אלגוריתמים. שיטות נפוצות כוללות:

• חלוקה אנלוגית: שימוש ב- TAN - 1 (ESIN/ECO) כדי לחשב θ, אם כי זה רגיש לרעש.

• ממירי רזולוציה לדיגיטל (RDCS): מעגלים משולבים המעסיקים לולאות מעקב (למשל, לולאות סרוו מסוג II) כדי לפענח את אותות הפותר. מכשירים אלה משווים את יציאות הפותרות להפניות שנוצרו באופן פנימי, תוך התאמה עד למזער שגיאת הפאזה, ובכך מחלים את זווית הרוטור.

5. תכנון יתרונות ויישומים
מחזרים פתרונות מצטיינים בסביבות קשות בגלל הבנייה המחוספסת שלהם (ללא רכיבים או קשרים אופטיים) וחסינות להפרעות אלקטרומגנטיות. הם נמצאים בשימוש נרחב ב:

• מערכות בקרת מנוע: מתן משוב בזמן אמת למנועי סרוו ברובוטיקה, תעופה וחלל ואוטומציה.

• חלל והגנה: קריטי ליישומים הדורשים אמינות וסובלנות גבוהה לקיצוניות רטט/טמפרטורה.

• ציוד תעשייתי: בכלי עיבוד דיוק, בהם מערכות מבוססות פותר מאפשרות רזולוציה תת-ארצית.

6. פרמטרי מפתח המשפיעים על הביצועים

• תדר עירור: משפיע על יחס האות לרעש ורוחב הפס של המערכת.

• מספר זוגות המוט: קובע טווח רזולוציה ומדידה.

• תצורה מפותלת: אופטימיזציה ליחסי פלט לינאריים או לא לינאריים (למשל, סינוסואידיים).

לסיכום, יכולתו של הרזולוס להפוך את הסיבוב המכני לאותות חשמליים באמצעות צימוד אלקטרומגנטי הופכת אותו לרכיב חיוני במערכות הדורשות מדידה זוויתית מדויקת. איזון העיצוב שלה בין פשטות, איתנות ודיוק מבטיח את המשך הרלוונטיות שלה ביישומים הנדסיים מודרניים.