שנאי סיבובי(Resolver Sensors ) היא מיקרו-מכונה אינדוקטיבית שמתח המוצא שלה שומר על קשר פונקציונלי ספציפי עם המיקום הזוויתי של הרוטור. זהו חיישן תזוזה הממיר תזוזה זוויתית לאותות חשמליים ומשמש כאלמנט רזולובר המסוגל לתאם טרנספורמציה וחישוב פונקציות.
הוא מורכב מסטטור ורוטור. פיתול הסטטור פועל כצד הראשוני של השנאי, ומקבל מתח עירור, בעוד שפיתול הרוטור פועל כצד המשני, משיג מתח מושר באמצעות צימוד אלקטרומגנטי. המונח 'שנאי סיבובי' נמצא כיום בשימוש מקצועי בסין וקיצור של 'שנאי סיבובי'. יש המתייחסים אליו כ'פותר' או 'מפרק'.
שנאים סיבוביים משמשים במערכות בקרת סרוו תנועה עבור חישת מיקום זווית ומדידה. שנאים סיבוביים מוקדמים שימשו במחשוב ופתרון התקנים כמרכיב עיקרי של מחשבים אנלוגיים. הפלט שלהם הוא אות חשמלי המשתנה בהתאם למיקום הזוויתי של הרוטור בפונקציה מסוימת, בדרך כלל סינוסואידאלי, קוסינוס או ליניארי. פונקציות אלו נפוצות וקלות ליישום. עם עיצוב מיוחד של הפיתולים, ניתן גם לייצר פלטים חשמליים של פונקציות מיוחדות מסוימות, אך פונקציות אלו משמשות רק באירועים מיוחדים ואינן כלליות.
עם התפתחות תעשיית האלקטרוניקה, גדל שילוב הרכיבים האלקטרוניים, ומחירי הרכיבים ירדו משמעותית. בנוסף, התקדמות בטכנולוגיית עיבוד אותות הפכה את מעגלי עיבוד האותות של שנאים סיבוביים לפשוטים יותר, אמינים יותר וזולים יותר. יתרה מכך, הופעתה של פענוח תוכנה לעיבוד אותות הפכה את נושא עיבוד האותות לגמיש ונוח יותר. כתוצאה מכך, היישום של שנאים סיבוביים התרחב, והיתרונות שלהם מומשו בצורה מלאה יותר.
**עקרון העבודה של השנאי הרוטרי**
המהות של שנאי סיבובי היא שנאי. פרמטרים מרכזיים דומים לשנאים, כגון מתח מדורג, תדר מדורג ויחס טרנספורמציה. ההבדל הוא שהצד הראשוני והצד המשני שלו אינם קבועים אלא יש להם תנועה יחסית. ככל שהזווית היחסית בין השניים משתנה, ניתן לקבל צורת גל עם משרעת משתנה בצד הפלט. העיצוב של השנאי הסיבובי מבוסס על העיקרון לעיל: משרעת אות המוצא משתנה עם המיקום, אך התדר נשאר ללא שינוי. ביישומים מעשיים, מוגדרות שתי קבוצות של סלילי מוצא, עם הפרש פאזה של 90 מעלות, וכתוצאה מכך שתי קבוצות של אותות עם וריאציות משרעת SIN ו- COS.
מערכת מדידת זווית חד ערוצית יכולה להיות מורכבת משני שנאים סיבוביים סינוסואידים וקוזינוסים זהים. שנאי סיבובי אחד משמש כמשדר, והשני כשנאי בקרה. המשדר מתרגש ממקור מתח AC. הדיוק של השנאי הסיבובי הוא 6', והדיוק של המערכת החד-ערוצית הוא לא פחות מ-6'. כדי לשפר את דיוק הבקרה של המערכת, ניתן להשתמש במערכת מדידת זווית דו-ערוצית.
**סוגי רובוטריקים רוטריים**
לשנאים סיבוביים יש בדרך כלל מבנה דומה למנוע-רוטור פצע. ניתן להשיג סוגים או שמות שונים של שנאים סיבוביים על סמך קריטריוני סיווג שונים.
- בהתבסס על ההבדל בשימוש, ניתן לחלק אותם לשנאים סיבוביים מחשובים ושנאים סיבוביים להעברת נתונים.
- בהתבסס על יחסי הפונקציה בין מתח המוצא וזווית הרוטור, ניתן לחלקם לשנאים סיבוביים סינוסואידים, שנאים סיבוביים ליניאריים ושנאים סיבוביים פרופורציונליים.
- בהתבסס על יחסי המיקום היחסיים ותפקידים ספציפיים בחישוב הזווית או מערכות המרה והעברת אותות קשורות שנבנו על ידם, ניתן לחלק אותם למשדרי שנאים סיבוביים, משדרי דיפרנציאליים של שנאים סיבוביים ושנאים סיבוביים.
בנוסף, ניתן לחלק שנאים סיבוביים לסוגי מגע וללא מגע (עם או בלי מבני מברשת טבעת החלקה); סוגי זווית מוגבלת וזווית בלתי מוגבלת המבוססים על מגבלות זווית סיבוב הרוטור; ושנאים סיבוביים זוג חד קוטבי וזוג רב קוטבי המבוססים על ההבדל במספר צמדי הקטבים.
**מבנה השנאי הרוטרי**
**שנאי רוטרי מוברש:** פיתול הרוטור מובל ישירות החוצה דרך טבעות החלקה ומברשות. הוא מאופיין במבנה פשוט ובגודל קטן, אך האמינות ירודה, ותוחלת החיים קצרה בשל מגע ההחלקה המכני בין המברשות לטבעות ההחלקה. נכון לעכשיו, צורה מבנית זו של שנאי סיבובי משמשת לעתים רחוקות, וההתמקדות היא בשנאים סיבוביים ללא מברשות.
**שנאי רוטרי ללא מברשות:** הוא מחולק לשני חלקים עיקריים, כלומר גוף השנאי הסיבובי והשנאי הנוסף. ליבות הברזל והסלילים הראשוניים והמשניים של השנאי הנוסף הם טבעתיים וקבועים על ציר הרוטור והדיור, בהתאמה, עם פער רדיאלי מסוים.
סלילה הרוטור של גוף השנאי הסיבובי מחובר עם הסליל הראשוני של השנאי הנוסף. האות החשמלי בסליל הראשוני של השנאי הנוסף, כלומר האות החשמלי בפיתול הרוטור, נשלח בעקיפין דרך הצימוד האלקטרומגנטי והסליל המשני של השנאי הנוסף.
מבנה זה מונע את ההשפעות השליליות הנגרמות ממגע לקוי בין המברשות וטבעות ההחלקה, משפר את האמינות וחיי השירות של השנאי הסיבובי, אך גודלו, משקלו ועלותו גדלים. נכון לעכשיו, לשנאים סיבוביים ללא מברשות יש שתי צורות מבניות. האחד נקרא שנאי סיבובי ללא מברשות מסוג שנאי טבעתי, והשני נקרא שנאי סיבובי סרבנות.
**שנאי רוטרי מסוג שנאי טוויתי:** מבנה זה משיג היטב ללא מברשות וללא מגע. החלק הימני באיור הוא סטטור ורוטור שנאי סיבובי טיפוסיים, עם אותם פיתולי סטטור ורוטור כמו שנאי סיבובי מוברש להמרת אותות. החלק השמאלי הוא השנאי הטבעתי. הפיתול האחד שלו נמצא על הסטטור, והשני על הרוטור, ממוקם באופן קונצנטרי.
השנאי הטבעתי המתפתל על הרוטור מחובר עם פיתול הרוטור להמרת אותות, והקלט והפלט של האות החשמלי שלו מושלמים על ידי השנאי הטבעתי.
**שנאי סיבוב סריגה:** פיתול הגירוי ופיתול הפלט של השנאי הסיבובי סריג ממוקמים באותה קבוצה של חריצי סטטור ונשארים קבועים. עם זאת, הצורות של סלילה עירור ופיתול פלט שונות. אות המוצא של הפיתול הדו-פאזי עדיין צריך להיות אות חשמלי המשתנה בצורה סינוסואידית עם הזווית ובעל הפרש זווית חשמלית של 90°.
צורת הקוטב המגנטי של הרוטור תוכננה במיוחד כדי להפוך את השדה המגנטי של פער האוויר לסינוסואידי בקירוב. עיצוב צורת הרוטור חייב לעמוד גם במספר הקטבים הנדרש. ניתן לראות שצורת הרוטור קובעת את מספר זוגות הקטבים ואת צורת השדה המגנטי של פער האוויר. שנאים סיבוביים סרבנות מיוצרים בדרך כלל בצורה מפוצלת ולא משולבים יחד, מסופקים למשתמש בצורה מפוצלת, מורכבים על ידי המשתמש.
