Come l'accoppiamento elettromagnetico a rotore dello statore consente il rilevamento della posizione

UN Il resolver , noto anche come resolver sincrono, è un sensore elettromagnetico progettato per misurare gli angoli di rotazione con alta precisione. La sua operazione dipende dal principio dell'induzione elettromagnetica, in cui l'interazione tra uno statore (componente fisso) e un rotore (componente rotante) genera segnali elettrici dipendenti dalla posizione. Di seguito una spiegazione dettagliata di come questo accoppiamento elettromagnetico traduce la rotazione meccanica in uscite elettriche misurabili.

1. Struttura del nucleo ed eccitazione
Il risolutore è costituito da due parti principali: lo statore e il rotore. Lo statore contiene avvolgimenti primari eccitati da una tensione di eccitazione di corrente alternata (AC), in genere a frequenze come 400 Hz, 3 kHz o 5 kHz. Questa eccitazione crea un campo magnetico rotante all'interno dello statore. Il rotore, collegato meccanicamente all'albero la cui posizione deve essere misurata, presenta avvolgimenti secondari che ruotano all'interno di questo campo magnetico.

2. Meccanismo di accoppiamento elettromagnetico
mentre il rotore ruota, la posizione relativa tra il campo magnetico rotante dello statore e gli avvolgimenti del rotore cambia. Gli avvolgimenti del rotore, spesso disposti ortogonalmente (ad es. Avvolgimenti seno e coseno), sperimentano vari flussi magnetici. Secondo la legge di induzione di Faraday, questi flussi mutevoli inducono tensioni sinusoidali negli avvolgimenti del rotore. Le ampiezze di queste tensioni indotte dipendono dallo spostamento angolare tra lo statore e il rotore, in genere seguendo le funzioni seno e coseno dell'angolo del rotore.

3. Caratteristiche del segnale
I segnali di uscita dagli avvolgimenti del rotore sono tensioni analogiche. Per un resolver a singola velocità, le uscite sono:

• Output sinusoidale (e_sin): proporzionale a sinθ, dove θ è l'angolo del rotore.

• Output del coseno (E_COS): proporzionale a cosθ.

Nei risolutori a più velocità (ad es. Sistemi a doppio canale), coppie di pole aggiuntive generano segnali a frequenza più elevata, migliorando la risoluzione e consentendo un rilevamento angolare più fine.

4. Elaborazione del segnale ed estrazione di posizione
per convertire le uscite sinusoidali/coseno in dati di posizione utilizzabili, circuiti esterni o algoritmi. I metodi comuni includono:

• Divisione analogica: usare tan - 1 (esin/ECOS) per calcolare θ, sebbene questo sia sensibile al rumore.

• Convertitori resolver-digitali (RDC): circuiti integrati che impiegano loop di tracciamento (ad es. Loop di servo di tipo II) per decodificare i segnali del risolutore. Questi dispositivi confrontano le uscite del risolutore con riferimenti generati internamente, regolando fino a quando l'errore di fase non viene ridotto al minimo, recuperando così l'angolo del rotore.

5. Vantaggi e applicazioni di progettazione
Excel in ambienti difficili a causa della loro robusta costruzione (nessun componente ottico o contatti) e immunità all'interferenza elettromagnetica. Sono ampiamente usati in:

• Sistemi di controllo dei motori: fornire feedback in tempo reale per i servi motori in robotica, aerospaziale e automazione.

• Aerospaziale e difesa: critico per applicazioni che richiedono elevata affidabilità e tolleranza alle vibrazioni/temperature estremi.

• Attrezzature industriali: negli strumenti di lavorazione di precisione, dove i sistemi basati su resolver consentono una risoluzione del sub-arcminuto.

6. Parametri chiave che influenzano le prestazioni

• Frequenza di eccitazione: influenza il rapporto segnale-rumore e la larghezza di banda del sistema.

• Numero di coppie di pole: determina la risoluzione e l'intervallo di misurazione.

• Configurazione dell'avvolgimento: ottimizzato per relazioni di uscita lineari o non lineari (ad es. Sinusoidali).

In sintesi, la capacità del resolver di trasformare la rotazione meccanica in segnali elettrici attraverso l'accoppiamento elettromagnetico lo rende un componente vitale nei sistemi che richiede una misurazione angolare precisa. Il suo equilibrio di progettazione tra semplicità, robustezza e precisione garantisce la sua continua rilevanza nelle moderne applicazioni di ingegneria.