Hogyan lehetővé teszi az állórész-rotor elektromágneses tengelykapcsolata a helyzetérzékelést

A A Resolver , más néven szinkron feloldó, egy elektromágneses érzékelő, amelynek célja a nagy pontosságú forgási szögek mérése. Működése az elektromágneses indukció elvétől függ, ahol az állórész (rögzített alkatrész) és a rotor (forgó komponens) közötti kölcsönhatása pozíciófüggő elektromos jeleket generál. Az alábbiakban ismertetjük, hogy ez az elektromágneses kapcsolás miként fordítja a mechanikus forgást mérhető elektromos kimenetekké.

1. alapvető szerkezet és gerjesztés
A feloldó két fő részből áll: az állórészből és a rotorból. Az állórész primer tekercseket tartalmaz, amelyeket váltakozó áram (AC) gerjesztési feszültség táplál, jellemzően olyan frekvenciákon, mint 400 Hz, 3 kHz vagy 5 kHz. Ez a gerjesztés forgó mágneses mezőt hoz létre az állórészben. A forgórész, amely mechanikusan kapcsolódik a tengelyhez, amelynek helyzetét meg kell mérni, másodlagos tekercseket tartalmaz, amelyek ezen a mágneses mezőn belül forognak.

2. Elektromágneses kapcsolási mechanizmus
, amint a forgórész forog, az állórész forgó mágneses mezője és a forgórész tekercsei közötti relatív helyzet megváltozik. A rotoros tekercsek, amelyek gyakran ortogonálisan vannak elrendezve (pl. Szinusz és koszinusz tekercsek), eltérő mágneses fluxusokat tapasztalnak. Faraday indukciós törvénye szerint ezek a változó fluxusok szinuszos feszültségeket indukálnak a rotor tekercseiben. Ezen indukált feszültségek amplitúdója az állórész és a forgórész közötti szögeltolódástól függ, jellemzően a forgórész szögének szinusz- és koszinusz funkcióit követve.

3. A jel jellemzői
A rotor tekercsek kimeneti jelei analóg feszültségek. Egysebességű feloldó esetében a kimenetek a következők:

• Szines kimenet (e_sin): arányos a sinθ -rel, ahol θ a forgórész szöge.

• Koszinusz kimenet (E_COS): arányos a cosθ -vel.

A többsebességű feloldókban (pl. Kétcsatornás rendszerek) a további póluspárok magasabb frekvenciájú jeleket generálnak, javítják a felbontást és lehetővé teszik a finomabb szög észlelését.

4. A jelfeldolgozás és a helyzet kinyerése
a szinusz/koszinusz kimenetek felhasználható pozíciós adatokká történő átalakításához, külső áramkörök vagy algoritmusok szükségesek. A gyakori módszerek a következők:

• Analóg megosztás: Tan - 1 (ESIN/ECOS) felhasználása a θ kiszámításához, bár ez érzékeny a zajra.

• Resolver-to-digitális konverterek (RDC): Integrált áramkörök, amelyek nyomkövető hurkokat (pl. II. Típusú szervo hurkokat) alkalmaznak a feloldó jelek dekódolására. Ezek az eszközök összehasonlítják a feloldó kimeneteket a belsőleg generált referenciákkal, a fázishiba minimalizálásáig beállítva, ezáltal helyreállítva a forgórész szögét.

5. A tervezési előnyök és az alkalmazások
Az elolvasók kiemelkednek durva környezetben, rugózott felépítésük (optikai alkatrészek vagy érintkezők nélkül) és az elektromágneses interferencia elleni immunitás miatt. Széles körben használják:

• Motorvezérlő rendszerek: Valós idejű visszajelzés biztosítása a szervo motorok számára a robotika, az űrben és az automatizálásban.

• Repülési és védelem: Kritikus az alkalmazásokhoz, amelyek nagy megbízhatóságot és toleranciát igényelnek a rezgés/hőmérsékleti szélsőségek iránt.

• Ipari berendezések: A precíziós megmunkálási eszközökben, ahol a Resolver alapú rendszerek lehetővé teszik a szubkminet felbontását.

6. A teljesítményt befolyásoló kulcsfontosságú paraméterek

• Gerjesztési gyakoriság: befolyásolja a jel-zaj arányt és a rendszer sávszélességét.

• A póluspárok száma: Meghatározza a felbontási és mérési tartományt.

• Tekercselési konfiguráció: Lineáris vagy nemlineáris (pl. Szinuszos) kimeneti kapcsolatokra optimalizálva.

Összefoglalva: a feloldó képessége, hogy a mechanikus forgást elektromos jelekké alakítsa át elektromágneses kapcsolással, létfontosságú alkotóelemsé teszi a pontos szögmérést igénylő rendszerekben. A tervezési egyensúly az egyszerűség, a robusztusság és a pontosság között biztosítja annak folyamatos relevanciáját a modern mérnöki alkalmazásokban.