Bagaimana Kopling Elektromagnetik Stator-Rotor Mengaktifkan Penginderaan Posisi

A Resolver , juga dikenal sebagai Resolver Sinkron, adalah sensor elektromagnetik yang dirancang untuk mengukur sudut rotasi dengan presisi tinggi. Pengoperasiannya 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 rinci tentang bagaimana kopling elektromagnetik ini menerjemahkan putaran mekanis menjadi keluaran listrik yang dapat diukur.

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

2. Mekanisme Kopling Elektromagnetik
Saat rotor berputar, posisi relatif antara medan magnet putar stator dan belitan rotor berubah. Gulungan rotor, seringkali disusun secara ortogonal (misalnya belitan sinus dan kosinus), mengalami fluks magnet yang bervariasi. Menurut Hukum Induksi Faraday, perubahan fluks ini menginduksi tegangan sinusoidal pada belitan rotor. Amplitudo tegangan induksi ini bergantung pada perpindahan sudut antara stator dan rotor, biasanya mengikuti fungsi sinus dan kosinus dari sudut rotor.

3. Karakteristik Sinyal
Sinyal keluaran dari belitan rotor berupa tegangan analog. Untuk resolusi kecepatan tunggal, keluarannya adalah:

• Output Sinus (E_sin): Sebanding dengan sinθ, dimana θ adalah sudut rotor.

• Output Cosinus (E_cos): Sebanding dengan cosθ.

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

4. Pemrosesan Sinyal dan Ekstraksi Posisi
Untuk mengubah keluaran sinus/kosinus menjadi data posisi yang dapat digunakan, diperlukan sirkuit atau algoritma eksternal. Metode umum meliputi:

• Pembagian Analog: Menggunakan tan−1(Esin/Ecos) untuk menghitung θ, meskipun ini sensitif terhadap noise.

• Resolver-to-Digital Converters (RDCs): Sirkuit terpadu yang menggunakan loop pelacakan (misalnya, loop servo Tipe II) untuk memecahkan kode sinyal penyelesai. Perangkat ini membandingkan keluaran resolusi dengan referensi yang dihasilkan secara internal, menyesuaikan hingga kesalahan fasa diminimalkan, sehingga memulihkan sudut rotor.

5. Keunggulan Desain dan Aplikasi
Resolver unggul dalam lingkungan yang keras karena konstruksinya yang kokoh (tidak ada komponen optik atau kontak) dan kekebalan terhadap interferensi elektromagnetik. Mereka banyak digunakan di:

• Sistem Kontrol Motor: Memberikan umpan balik waktu nyata untuk motor servo dalam robotika, dirgantara, dan otomasi.

• Dirgantara dan Pertahanan: Penting untuk aplikasi yang memerlukan keandalan tinggi dan toleransi terhadap getaran/suhu ekstrem.

• Peralatan Industri: Dalam peralatan pemesinan presisi, di mana sistem berbasis penyelesai memungkinkan resolusi sub-menit busur.

6. Parameter Utama yang Mempengaruhi Kinerja

• Frekuensi Eksitasi: Mempengaruhi rasio signal-to-noise dan bandwidth sistem.

• Jumlah Pasangan Kutub: Menentukan resolusi dan rentang pengukuran.

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

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