Kako elektromagnetska sprega stator-rotor omogućuje očitavanje položaja

A resolver , također poznat kao sinkroni resolver, je elektromagnetski senzor dizajniran za mjerenje rotacijskih kutova s ​​velikom preciznošću. Njegov rad ovisi o principu elektromagnetske indukcije, gdje interakcija između statora (fiksna komponenta) i rotora (rotirajuća komponenta) stvara električne signale ovisne o položaju. U nastavku je detaljno objašnjenje kako ovo elektromagnetsko spajanje prevodi mehaničku rotaciju u mjerljive električne izlaze.

1. Struktura jezgre i pobuda
Resolver se sastoji od dva glavna dijela: statora i rotora. Stator sadrži primarne namote napajane uzbudnim naponom izmjenične struje (AC), obično na frekvencijama poput 400 Hz, 3 kHz ili 5 kHz. Ova pobuda stvara rotirajuće magnetsko polje unutar statora. Rotor, mehanički povezan s osovinom čiji se položaj treba mjeriti, sadrži sekundarne namote koji se okreću unutar tog magnetskog polja.

2. Elektromagnetski spojni mehanizam
Kako se rotor okreće, relativni položaj između rotirajućeg magnetskog polja statora i namota rotora se mijenja. Namoti rotora, često ortogonalno raspoređeni (npr. sinusni i kosinusni namoti), doživljavaju različite magnetske tokove. Prema Faradayevom zakonu indukcije, ti promjenjivi tokovi induciraju sinusne napone u namotima rotora. Amplitude ovih induciranih napona ovise o kutnom pomaku između statora i rotora, obično prateći sinusnu i kosinusnu funkciju kuta rotora.

3. Karakteristike signala
Izlazni signali iz namota rotora su analogni naponi. Za jednobrzinski rezolver, izlazi su:

• Sinusni izlaz (E_sin): Proporcionalan sinθ, gdje je θ kut rotora.

• Kosinusni izlaz (E_cos): proporcionalan cosθ.

U multi-brzinskim rezolverima (npr. dvokanalni sustavi), dodatni parovi polova generiraju signale više frekvencije, povećavajući razlučivost i omogućujući finiju detekciju kuta.

4. Obrada signala i ekstrakcija položaja
Za pretvorbu sinusnih/kosinusnih izlaza u korisne podatke o položaju potrebni su vanjski sklopovi ili algoritmi. Uobičajene metode uključuju:

• Analogna podjela: korištenje tan−1(Esin/Ecos) za izračunavanje θ, iako je to osjetljivo na šum.

• Pretvarači razlučivača u digitalni (RDC): Integrirani sklopovi koji koriste petlje za praćenje (npr. servo petlje tipa II) za dekodiranje signala razlučivača. Ovi uređaji uspoređuju izlaze rezolvera s interno generiranim referencama, prilagođavajući se dok se fazna pogreška ne smanji na minimum, čime se vraća kut rotora.

5. Prednosti dizajna i primjene
Razlučivači su izvrsni u teškim uvjetima zbog svoje čvrste konstrukcije (bez optičkih komponenti ili kontakata) i otpornosti na elektromagnetske smetnje. Naširoko se koriste u:

• Sustavi upravljanja motorom: Pružanje povratnih informacija u stvarnom vremenu za servo motore u robotici, zrakoplovstvu i automatizaciji.

• Zrakoplovstvo i obrana: kritično za aplikacije koje zahtijevaju visoku pouzdanost i toleranciju na ekstremne vibracije/temperature.

• Industrijska oprema: u alatima za preciznu obradu, gdje sustavi temeljeni na rezolveru omogućuju rezoluciju ispod lučne minute.

6. Ključni parametri koji utječu na izvedbu

• Frekvencija pobude: Utječe na omjer signala i šuma i propusnost sustava.

• Broj pari polova: Određuje razlučivost i raspon mjerenja.

• Konfiguracija namota: Optimizirano za linearne ili nelinearne (npr. sinusne) izlazne odnose.

Ukratko, sposobnost rezolvera da transformira mehaničku rotaciju u električne signale putem elektromagnetske sprege čini ga vitalnom komponentom u sustavima koji zahtijevaju precizno mjerenje kuta. Ravnoteža njegovog dizajna između jednostavnosti, robusnosti i točnosti osigurava njegovu stalnu važnost u modernim inženjerskim primjenama.