Bagaimana kopling elektromagnetik stator-rotor memungkinkan penginderaan posisi

A Resolver , juga dikenal sebagai resolver sinkron, adalah sensor elektromagnetik yang dirancang untuk mengukur sudut rotasi dengan presisi tinggi. Operasinya bergantung pada prinsip induksi elektromagnetik, di mana interaksi antara stator (komponen tetap) dan rotor (komponen berputar) menghasilkan sinyal listrik yang bergantung pada posisi. Di bawah ini adalah penjelasan terperinci tentang bagaimana kopling elektromagnetik ini menerjemahkan rotasi mekanis ke dalam output listrik yang dapat diukur.

1. Struktur dan eksitasi inti
Resolver terdiri dari dua bagian utama: stator dan rotor. Stator berisi belitan primer yang diberi energi dengan tegangan eksitasi arus bolak -balik (AC), biasanya pada frekuensi seperti 400 Hz, 3 kHz, atau 5 kHz. Eksitasi ini menciptakan medan magnet yang berputar di dalam stator. Rotor, secara mekanis terkait dengan poros yang posisinya akan diukur, fitur belitan sekunder yang berputar dalam medan magnet ini.

2. Mekanisme kopling elektromagnetik
saat rotor berputar, posisi relatif antara medan magnet berputar stator dan belitan rotor berubah. Gulungan rotor, sering diatur secara ortogonal (misalnya belitan sinus dan cosinus), mengalami berbagai fluks magnetik. Menurut hukum induksi Faraday, perubahan fluks ini menginduksi tegangan sinusoidal pada belitan rotor. Amplitudo dari tegangan yang diinduksi ini tergantung pada perpindahan sudut antara stator dan rotor, biasanya mengikuti fungsi sinus dan kosinus dari sudut rotor.

3. Karakteristik Sinyal
Sinyal output dari belitan rotor adalah tegangan analog. Untuk resolver kecepatan tunggal, outputnya adalah:

• Output sinus (e_sin): proporsional dengan sinθ, di mana θ adalah sudut rotor.

• Output cosine (E_COS): proporsional dengan cosθ.

Dalam resolvers multi-kecepatan (misalnya, sistem saluran ganda), pasangan tiang tambahan menghasilkan sinyal frekuensi yang lebih tinggi, meningkatkan resolusi dan memungkinkan deteksi sudut yang lebih halus.

4. Pemrosesan sinyal dan ekstraksi posisi
untuk mengubah output sinus/cosinus menjadi data posisi yang dapat digunakan, sirkuit eksternal atau algoritma diperlukan. Metode umum meliputi:

• Divisi Analog: Menggunakan TAN - 1 (ESIN/ECOS) untuk menghitung θ, meskipun ini sensitif terhadap kebisingan.

• Converter Resolver-to-Digital (RDC): Sirkuit Terpadu yang menggunakan loop pelacakan (misalnya, loop servo tipe II) untuk memecahkan kode sinyal resolver. Perangkat ini membandingkan output resolver dengan referensi yang dihasilkan secara internal, menyesuaikan sampai kesalahan fase diminimalkan, sehingga memulihkan sudut rotor.

5. Keunggulan dan aplikasi desain
penyelesaian unggul di lingkungan yang keras karena konstruksi yang kokoh (tidak ada komponen atau kontak optik) dan kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik. Mereka banyak digunakan dalam:

• Sistem Kontrol Motor: Memberikan umpan balik real-time untuk servo motor dalam robotika, kedirgantaraan, dan otomatisasi.

• Aerospace and Defense: Penting untuk aplikasi yang membutuhkan keandalan dan toleransi tinggi terhadap getaran/suhu ekstrem.

• Peralatan Industri: Dalam alat pemesinan presisi, di mana sistem berbasis resolver memungkinkan resolusi sub-arcminute.

6. Parameter kunci yang mempengaruhi kinerja

• Frekuensi eksitasi: Mempengaruhi rasio sinyal-ke-noise dan bandwidth sistem.

• Jumlah pasangan tiang: Menentukan kisaran resolusi dan pengukuran.

• Konfigurasi belitan: Dioptimalkan untuk hubungan keluaran linier atau nonlinier (misalnya, sinusoidal).

Singkatnya, kemampuan resolver untuk mengubah rotasi mekanis menjadi sinyal listrik melalui kopling elektromagnetik menjadikannya komponen vital dalam sistem yang menuntut pengukuran sudut yang tepat. Keseimbangan desainnya antara kesederhanaan, ketahanan, dan akurasinya memastikan relevansinya yang berkelanjutan dalam aplikasi rekayasa modern.