दृश्य: 1000 लेखक: साइट संपादक प्रकाशन समय: 2025-07-31 उत्पत्ति: साइट
आधुनिक औद्योगिक स्वचालन और सटीक यांत्रिक नियंत्रण में, सटीक घूर्णी स्थिति का पता लगाना महत्वपूर्ण है। रिलक्टेंस रिज़ॉल्वर , जिसे आमतौर पर रिज़ॉल्वर के रूप में जाना जाता है, एक अत्यधिक विश्वसनीय सेंसर है जिसका व्यापक रूप से सर्वो मोटर्स, रोबोटिक्स और सटीक स्थिति की आवश्यकता वाले अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। यह आलेख संक्षेप में रिज़ॉल्वर के कार्य सिद्धांतों का परिचय देता है और वे घूर्णी स्थिति कैसे प्राप्त करते हैं।
रिज़ॉल्वर विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर आधारित एक एनालॉग सेंसर है, जो रोटर के यांत्रिक कोण को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करने में सक्षम है। ऑप्टिकल एनकोडर जैसे डिजिटल सेंसर के विपरीत, रिज़ॉल्वर घूर्णी स्थिति की जानकारी के लिए निरंतर एनालॉग सिग्नल प्रदान करते हैं, विशेष रूप से कठोर वातावरण में बेहतर हस्तक्षेप-विरोधी क्षमताओं और विश्वसनीयता की पेशकश करते हैं।
यह समझने के लिए कि अनिच्छा रिज़ॉल्वर सटीक घूर्णी स्थिति कैसे प्राप्त करते हैं, उनकी अद्वितीय भौतिक संरचना में तल्लीन करना आवश्यक है। इन सेंसरों का सरल डिज़ाइन उनके उच्च प्रदर्शन की नींव बनाता है और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण सिद्धांतों के व्यावहारिक अनुप्रयोग का उदाहरण देता है।
अनिच्छा रिज़ॉल्वर की संरचना में तीन मुख्य घटक होते हैं: स्टेटर कोर , रोटर कोर , और वाइंडिंग सिस्टम । स्टेटर कोर को उच्च-पारगम्यता सिलिकॉन स्टील शीट से लेमिनेट किया गया है, जिसमें आंतरिक परिधि पर बड़े दांत (पोल जूते) छिद्रित हैं, प्रत्येक को समान रूप से दूरी वाले छोटे दांतों में विभाजित किया गया है। एक आदर्श साइनसॉइडल चुंबकीय क्षेत्र वितरण सुनिश्चित करने के लिए इन छोटे दांतों की व्यवस्था और आकार की सावधानीपूर्वक गणना की जाती है। रोटर सरल है, बिना किसी वाइंडिंग या इलेक्ट्रॉनिक घटकों के केवल दांतेदार सिलिकॉन स्टील लेमिनेशन से बना है। यह 'निष्क्रिय' डिज़ाइन रिज़ॉल्वर की उच्च विश्वसनीयता की कुंजी है।
वाइंडिंग सिस्टम पूरी तरह से स्टेटर पर स्थित है और इसमें एक उत्तेजना वाइंडिंग और दो ऑर्थोगोनल आउटपुट वाइंडिंग (साइन और कोसाइन वाइंडिंग) शामिल हैं। आउटपुट सिग्नल की साइनसॉइडल विशेषताओं को सुनिश्चित करने के लिए इन वाइंडिंग्स को साइनसॉइडल पैटर्न के अनुसार केंद्रित और वितरित किया जाता है। विशेष रूप से, आउटपुट वाइंडिंग्स को एक वैकल्पिक और रिवर्स-सीरीज़ कॉन्फ़िगरेशन में व्यवस्थित किया जाता है, जो प्रभावी रूप से हार्मोनिक हस्तक्षेप को दबाता है और सिग्नल शुद्धता में सुधार करता है।
अनिच्छा रिज़ॉल्वर का कार्य सिद्धांत वायु अंतराल चुंबकीय संचालन मॉड्यूलेशन के आसपास घूमता है । जब एक साइनसॉइडल एसी वोल्टेज (आमतौर पर 1-10kHz पर 7V) उत्तेजना वाइंडिंग पर लगाया जाता है, तो स्टेटर में एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। यह चुंबकीय क्षेत्र वायु अंतराल से होकर रोटर तक जाता है। रोटर दांतों की उपस्थिति के कारण, चुंबकीय सर्किट की चुंबकीय अनिच्छा (चुंबकीय संचालन का व्युत्क्रम) रोटर की स्थिति के साथ चक्रीय रूप से बदलती है।
विशेष रूप से, जब रोटर दांत स्टेटर दांतों के साथ संरेखित होते हैं, तो अनिच्छा कम हो जाती है, और चुंबकीय प्रवाह अधिकतम हो जाता है। इसके विपरीत, जब रोटर स्लॉट स्टेटर दांतों के साथ संरेखित होते हैं, तो अनिच्छा अधिकतम हो जाती है, और चुंबकीय प्रवाह कम से कम हो जाता है। प्रत्येक टूथ पिच के लिए रोटर घूमता है, वायु अंतराल चुंबकीय संचालन भिन्नता का एक पूरा चक्र पूरा करता है। उत्तेजना चुंबकीय क्षेत्र का यह मॉड्यूलेशन आउटपुट वाइंडिंग्स में वोल्टेज संकेतों को प्रेरित करता है, जिसका आयाम रोटर की कोणीय स्थिति से संबंधित होता है।
गणितीय रूप से, यदि उत्तेजना वोल्टेज e₁=E₁msinωt है, तो दो आउटपुट वाइंडिंग्स के वोल्टेज को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
· साइन वाइंडिंग आउटपुट: eₛ=Eₛₘcosθsinωt
· कोसाइन वाइंडिंग आउटपुट: e_c=E_cmsinθsinωt
यहां, θ रोटर के यांत्रिक कोण का प्रतिनिधित्व करता है, और ω उत्तेजना संकेत की कोणीय आवृत्ति है। आदर्श रूप से, Eₛₘ और E_cm बराबर होने चाहिए, लेकिन विनिर्माण सहनशीलता में आयाम संबंधी त्रुटियां हो सकती हैं, जिसके लिए अंशांकन या सर्किट मुआवजे की आवश्यकता होती है।
हैं । अनिच्छा रिज़ॉल्वर के ध्रुव जोड़े एक महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं जो सीधे इसकी माप सटीकता और रिज़ॉल्यूशन को प्रभावित करते ध्रुव जोड़े की संख्या रोटर दांतों की गिनती से मेल खाती है और पूर्ण विद्युत सिग्नल चक्र के लिए आवश्यक यांत्रिक रोटेशन कोण निर्धारित करती है। उदाहरण के लिए, 4 पोल जोड़े वाला एक रिज़ॉल्वर प्रति यांत्रिक घुमाव में 4 विद्युत सिग्नल चक्र उत्पन्न करेगा, जो माप के लिए यांत्रिक कोण को 4 के कारक से प्रभावी ढंग से 'प्रवर्धित' करेगा।
बाज़ार में आम अनिच्छा रिज़ॉल्वर 1 से 12 पोल जोड़े तक होते हैं। उच्च पोल गणना सैद्धांतिक रूप से उच्च कोणीय रिज़ॉल्यूशन को सक्षम करती है, जिसमें 12-पोल रिज़ॉल्वर ±0.1° या बेहतर सटीकता प्राप्त करते हैं। हालाँकि, पोल जोड़े बढ़ने से सिग्नल प्रोसेसिंग जटिलता भी बढ़ जाती है, जिससे एप्लिकेशन आवश्यकताओं के आधार पर ट्रेड-ऑफ की आवश्यकता होती है।
अनिच्छा भिन्नता और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण पर आधारित यह कोण माप विधि, अनिच्छा रिज़ॉल्वर को IP67 या उच्चतर तक की सुरक्षा रेटिंग के साथ, विस्तृत तापमान रेंज (-55°C से +155°C) में स्थिर रूप से संचालित करने की अनुमति देती है। वे मजबूत कंपन और झटके का सामना कर सकते हैं, जो उन्हें ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस और सैन्य अनुप्रयोगों जैसे मांग वाले वातावरण के लिए आदर्श बनाता है।
अनिच्छा रिज़ॉल्वर द्वारा आउटपुट एनालॉग सिग्नल को प्रयोग करने योग्य डिजिटल कोण जानकारी में परिवर्तित करने के लिए विशेष प्रसंस्करण सर्किट की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया में जटिल सिग्नल कंडीशनिंग और डिकोडिंग एल्गोरिदम शामिल हैं, जो रिज़ॉल्वर सिस्टम में उच्च-सटीक स्थिति प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
अनिच्छा रिज़ॉल्वर से कच्चे सिग्नल रोटर कोण द्वारा नियंत्रित दो साइन तरंगें (sinθsinωt और cosθsinωt) हैं। कोण की जानकारी θ निकालने में कई प्रसंस्करण चरण शामिल होते हैं। सबसे पहले, सिग्नल बैंडपास फ़िल्टरिंग से गुजरते हैं। उच्च-आवृत्ति शोर और कम-आवृत्ति हस्तक्षेप को हटाने के लिए इसके बाद, चरण-संवेदनशील डिमोड्यूलेशन (या सिंक्रोनस डिमोड्यूलेशन) वाहक आवृत्ति (आमतौर पर 10kHz) को हटा देता है, जिससे कोण की जानकारी वाले कम-आवृत्ति संकेत synθ और cosθ प्राप्त होते हैं।
आधुनिक डिकोडिंग सिस्टम आमतौर पर डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (डीएसपी) या समर्पित रिज़ॉल्वर-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (आरडीसी) का उपयोग करते हैं। कोण गणना के लिए ये प्रोसेसर synθ और cosθ संकेतों को डिजिटल कोण मानों में परिवर्तित करने के लिए CORDIC (कोऑर्डिनेट रोटेशन डिजिटल कंप्यूटर) एल्गोरिदम या आर्कटेंजेंट ऑपरेशंस को नियोजित करते हैं। उदाहरण के लिए, dsPIC30F3013 माइक्रोकंट्रोलर में दो संकेतों के समकालिक नमूने के लिए एक अंतर्निहित ADC मॉड्यूल की सुविधा है, इसके बाद सटीक कोण की गणना करने के लिए सॉफ़्टवेयर एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, विभिन्न कारक माप त्रुटियाँ उत्पन्न कर सकते हैं, जिनमें शामिल हैं:
सिस्टम सटीकता में सुधार करने के लिए, उन्नत डिकोडिंग सर्किट विभिन्न क्षतिपूर्ति तकनीकों को नियोजित करते हैं। उदाहरण के लिए, स्वचालित लाभ नियंत्रण (एजीसी) सर्किट दो संकेतों के आयामों को संतुलित करते हैं, डिजिटल फिल्टर हार्मोनिक हस्तक्षेप को दबाते हैं, और सॉफ्टवेयर एल्गोरिदम त्रुटि क्षतिपूर्ति शर्तों को शामिल करते हैं। सावधानीपूर्वक डिजाइन और अंशांकन के साथ, रिज़ॉल्वर सिस्टम अधिकांश उच्च-परिशुद्धता अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, ±0.1° के भीतर कोण त्रुटियां प्राप्त कर सकता है।
सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी में प्रगति रिज़ॉल्वर सिग्नल प्रोसेसिंग में नवाचार को बढ़ावा दे रही है। पारंपरिक असतत-घटक डिमोड्यूलेशन सर्किट को धीरे-धीरे एकीकृत समाधानों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है । कुछ नए डिकोडर चिप्स उत्तेजना सिग्नल जनरेटर, सिग्नल कंडीशनिंग सर्किट और डिजिटल गणना इकाइयों को एकीकृत करते हैं, जिससे सिस्टम डिज़ाइन काफी सरल हो जाता है।
इस बीच, सॉफ़्टवेयर-परिभाषित डिकोडिंग लोकप्रियता प्राप्त कर रही है। यह दृष्टिकोण सॉफ्टवेयर में अधिकांश सिग्नल प्रोसेसिंग कार्यों को लागू करने के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले माइक्रोप्रोसेसरों की कम्प्यूटेशनल शक्ति का लाभ उठाता है, जो अधिक लचीलापन और प्रोग्रामयोग्यता प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, फ़िल्टर पैरामीटर, क्षतिपूर्ति एल्गोरिदम, या यहां तक कि आउटपुट डेटा प्रारूप को अनुकूलित कोण माप समाधान के लिए समायोजित किया जा सकता है।
यह ध्यान देने योग्य है कि डिकोडिंग प्रणाली रिज़ॉल्वर जितनी ही महत्वपूर्ण है। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया डिकोडिंग सर्किट रिज़ॉल्वर की प्रदर्शन क्षमता को पूरी तरह से महसूस कर सकता है, जबकि कम गुणवत्ता वाला डिकोडिंग समाधान संपूर्ण माप प्रणाली की अड़चन बन सकता है। इसलिए, रिज़ॉल्वर समाधान का चयन करते समय, सेंसर और डिकोडर के बीच संगतता पर सावधानीपूर्वक विचार किया जाना चाहिए।
अपने अद्वितीय कार्य सिद्धांतों और संरचनात्मक डिजाइन के लिए धन्यवाद, अनिच्छा रिज़ॉल्वर कई प्रमुख प्रदर्शन मेट्रिक्स में पारंपरिक स्थिति सेंसर से बेहतर प्रदर्शन करते हैं। ये फायदे उन्हें कई मांग वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों में कोण का पता लगाने के लिए पसंदीदा विकल्प बनाते हैं।
ऑप्टिकल एनकोडर और हॉल सेंसर जैसे पारंपरिक स्थिति का पता लगाने वाले उपकरणों की तुलना में, अनिच्छा रिज़ॉल्वर सर्वांगीण प्रदर्शन लाभ प्रदर्शित करते हैं:
नई ऊर्जा वाहन उद्योग में, अनिच्छा रिज़ॉल्वर स्वर्ण मानक बन गए हैं। मोटर स्थिति का पता लगाने के लिए इनका व्यापक रूप से बैटरी इलेक्ट्रिक वाहनों (बीईवी) और हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों (एचईवी) के ड्राइव मोटर नियंत्रण सिस्टम में उपयोग किया जाता है, जिनमें प्रमुख कार्य शामिल हैं:
ऑटोमोटिव क्षेत्र से परे, औद्योगिक स्वचालन में अनिच्छा समाधानकर्ताओं का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:
हाई-स्पीड रेल और रेल पारगमन में, कर्षण मोटर गति और स्थिति का पता लगाने के लिए अनिच्छा रिज़ॉल्वर का उपयोग किया जाता है, जहां उनकी उच्च विश्वसनीयता और रखरखाव-मुक्त सुविधाएं जीवनचक्र लागत को काफी कम कर देती हैं। खनन मशीनरी (उदाहरण के लिए, भूमिगत कोयला परिवहन वाहन और कन्वेयर बेल्ट मोटर्स) जैसे कठोर वातावरण पारंपरिक सेंसर को बदलने के लिए अनिच्छा रिज़ॉल्वर को तेजी से अपना रहे हैं।
उद्योग 4.0 और स्मार्ट विनिर्माण के आगमन के साथ, अनिच्छा समाधानकर्ता उच्च परिशुद्धता, छोटे आकार और अधिक बुद्धिमत्ता की ओर विकसित हो रहे हैं। अगली पीढ़ी के उत्पाद एकीकृत मोटर-गियरबॉक्स-ड्राइव डिज़ाइन के साथ संगतता पर ध्यान केंद्रित करेंगे, साथ ही तेल-कूल्ड सिस्टम की मांगों को पूरा करने के लिए तेल प्रतिरोधी और उच्च तापमान प्रतिरोधी वेरिएंट विकसित करेंगे। इसके अतिरिक्त, वायरलेस ट्रांसमिशन और स्व-नैदानिक क्षमताओं के भविष्य के रुझान बनने की उम्मीद है, जिससे उनके अनुप्रयोग दायरे का और विस्तार होगा।
विभिन्न क्षेत्रों में उनके उत्कृष्ट प्रदर्शन और विश्वसनीयता के बावजूद, अनिच्छुक समाधानकर्ता अभी भी तकनीकी चुनौतियों का सामना करते हैं और स्पष्ट नवाचार दिशाएँ प्रदर्शित करते हैं।
उच्च विनिर्माण परिशुद्धता आवश्यकताएँ एक बड़ी चुनौती हैं। अनिच्छा समाधानकर्ताओं के लिए स्टेटर दांतों की मशीनिंग सटीकता, वाइंडिंग वितरण एकरूपता और रोटर गतिशील संतुलन सीधे सेंसर सटीकता और प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। कई पोल जोड़े (उदाहरण के लिए, 12 पोल जोड़े) के साथ उच्च परिशुद्धता रिज़ॉल्वर के लिए, यहां तक कि माइक्रोन-स्तरीय विनिर्माण त्रुटियां भी अस्वीकार्य आयाम या चरण त्रुटियों को जन्म दे सकती हैं। इस समस्या के समाधान में शामिल हैं:
· अपनाना । उच्च परिशुद्धता स्टैम्पिंग मोल्ड और स्वचालित लेमिनेशन प्रक्रियाओं को कोर में स्थिरता और टूथ स्लॉट सटीकता सुनिश्चित करने के लिए
· परिचय । परिमित तत्व चुंबकीय क्षेत्र विश्लेषण का चुंबकीय सर्किट डिजाइन को अनुकूलित करने और विनिर्माण सहनशीलता की भरपाई के लिए
· स्व-क्षतिपूर्ति एल्गोरिदम विकसित करना। सिग्नल प्रोसेसिंग के दौरान अंतर्निहित सेंसर त्रुटियों को स्वचालित रूप से ठीक करने के लिए
एक अन्य चुनौती सिस्टम एकीकरण जटिलता है । हालाँकि रिज़ॉल्वर की स्वयं एक सरल संरचना होती है, एक पूर्ण माप प्रणाली में उत्तेजना बिजली आपूर्ति, सिग्नल कंडीशनिंग सर्किट और डिकोडिंग एल्गोरिदम जैसे उपप्रणालियाँ शामिल होती हैं, जो खराब डिज़ाइन होने पर बाधाएँ बन सकती हैं। इसे संबोधित करने के लिए, उद्योग एकीकृत समाधानों की ओर बढ़ रहा है :
· सिस्टम डिज़ाइन को सरल बनाने के लिए उत्तेजना जनरेटर, सिग्नल कंडीशनिंग और डिकोडिंग सर्किट को एक चिप में एकीकृत करना।
· मुख्य नियंत्रकों के साथ निर्बाध एकीकरण के लिए मानकीकृत इंटरफेस (जैसे, एसपीआई, कैन) विकसित करना।
· संदर्भ डिज़ाइन, सॉफ़्टवेयर लाइब्रेरी और अंशांकन उपकरण सहित व्यापक विकास किट प्रदान करना।
सामग्री नवाचार अनिच्छा समाधानकर्ताओं के प्रदर्शन में सफलता लाएगा। त्रि-आयामी आइसोट्रोपिक चुंबकीय गुणों वाले नए नरम चुंबकीय कंपोजिट (एसएमसी) चुंबकीय क्षेत्र वितरण को अनुकूलित कर सकते हैं और हार्मोनिक विरूपण को कम कर सकते हैं। इस बीच, उच्च तापमान-स्थिर इन्सुलेट सामग्री और संक्षारण प्रतिरोधी कोटिंग्स सेंसर की परिचालन पर्यावरण सीमा का विस्तार करेगी।
बुद्धिमत्ता एक और महत्वपूर्ण दिशा है। भावी अनिच्छा समाधानकर्ताओं के लिए माइक्रोप्रोसेसरों और संचार इंटरफेस को एकीकृत करके, रिज़ॉल्वर प्राप्त कर सकते हैं:
के संदर्भ में अनुप्रयोग विस्तार , अनिच्छा रिज़ॉल्वर दो दिशाओं में आगे बढ़ रहे हैं: उच्च-स्तरीय सटीक अनुप्रयोगों (उदाहरण के लिए, अर्धचालक विनिर्माण उपकरण, चिकित्सा रोबोट) की ओर, और लागत कम करने के लिए सरलीकृत डिज़ाइन और बड़े पैमाने पर उत्पादन के माध्यम से अधिक रिज़ॉल्यूशन और विश्वसनीयता की आवश्यकता वाले अधिक किफायती और व्यापक अनुप्रयोगों (उदाहरण के लिए, घरेलू उपकरण, बिजली उपकरण) की ओर।
एक विशेष रूप से उल्लेखनीय प्रवृत्ति में अनिच्छा रिज़ॉल्वर का अनुप्रयोग है अगली पीढ़ी के नए ऊर्जा वाहनों । जैसे-जैसे मोटर सिस्टम उच्च गति और एकीकरण की ओर विकसित होते हैं, स्थिति सेंसर को अधिक मांग वाली आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:
· 20,000 आरपीएम से अधिक की अति-उच्च गति के लिए समर्थन।
· 150°C से ऊपर के तापमान के प्रति सहनशीलता।
· ऑयल-कूल्ड सिस्टम सीलिंग डिज़ाइन के साथ संगतता।
· छोटे स्थापना आयाम और हल्का वजन।
जैसे-जैसे अनिच्छा समाधानकर्ता प्रौद्योगिकी परिपक्व होती जा रही है, मानकीकरण के प्रयास भी आगे बढ़ रहे हैं। चीन ने जैसे राष्ट्रीय मानक स्थापित किए हैं । रिज़ॉल्वर के लिए जीबी/टी 31996-2015 सामान्य तकनीकी विनिर्देश उत्पाद प्रदर्शन मेट्रिक्स और परीक्षण विधियों को विनियमित करने के लिए औद्योगीकरण के संदर्भ में, चीनी अनिच्छा समाधानकर्ता प्रौद्योगिकी अंतरराष्ट्रीय उन्नत स्तर पर पहुंच गई है।
यह अनुमान लगाया जा सकता है कि तकनीकी प्रगति और औद्योगीकरण के साथ, अनिच्छा रिज़ॉल्वर अधिक क्षेत्रों में पारंपरिक सेंसर की जगह ले लेंगे, घूर्णी स्थिति का पता लगाने के लिए मुख्यधारा समाधान बन जाएंगे और औद्योगिक स्वचालन और नई ऊर्जा वाहन विकास के लिए महत्वपूर्ण तकनीकी सहायता प्रदान करेंगे।