Bagaimana gandingan elektromagnetik stator-rotor membolehkan penderiaan kedudukan

A Resolver , juga dikenali sebagai resolver segerak, adalah sensor elektromagnet yang direka untuk mengukur sudut putaran dengan ketepatan yang tinggi. Operasinya bergantung pada prinsip induksi elektromagnet, di mana interaksi antara stator (komponen tetap) dan pemutar (komponen berputar) menghasilkan isyarat elektrik yang bergantung kepada kedudukan. Berikut adalah penjelasan terperinci tentang bagaimana gandingan elektromagnetik ini menerjemahkan putaran mekanikal ke dalam output elektrik yang boleh diukur.

1. Struktur dan Pengujaan Teras
Resolver terdiri daripada dua bahagian utama: stator dan pemutar. Stator ini mengandungi belitan utama yang bertenaga oleh voltan pengujaan arus (AC), biasanya pada frekuensi seperti 400 Hz, 3 kHz, atau 5 kHz. Pengujaan ini mewujudkan medan magnet berputar dalam stator. Rotor, secara mekanikal dikaitkan dengan aci yang kedudukannya diukur, mempunyai lilitan sekunder yang berputar dalam medan magnet ini.

2. Mekanisme gandingan elektromagnet
sebagai pemutar berputar, kedudukan relatif antara medan magnet berputar stator dan perubahan rotor. Perlindungan rotor, sering diatur secara ortogon (contohnya, sine dan cosine cosine), mengalami pelbagai fluks magnet. Menurut undang -undang induksi Faraday, perubahan fluks ini mendorong voltan sinusoidal dalam belitan rotor. Amplitud voltan yang diinduksi ini bergantung kepada anjakan sudut antara stator dan rotor, biasanya mengikuti fungsi sinus dan kosinus sudut pemutar.

3. Ciri -ciri Isyarat
Isyarat output dari belitan pemutar adalah voltan analog. Untuk resolver satu kelajuan, output adalah:

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

• Output Cosine (E_COS): berkadar dengan COSθ.

Dalam resolver pelbagai kelajuan (misalnya, sistem dwi-saluran), pasangan tiang tambahan menjana isyarat frekuensi yang lebih tinggi, meningkatkan resolusi dan membolehkan pengesanan sudut yang lebih baik.

4. Pemprosesan isyarat dan pengekstrakan kedudukan
untuk menukar output sinus/cosin ke dalam data kedudukan yang boleh digunakan, litar luaran atau algoritma diperlukan. Kaedah biasa termasuk:

• Bahagian Analog: Menggunakan Tan -1 (ESIN/ECOS) untuk mengira θ, walaupun ini sensitif terhadap bunyi bising.

• Resolver-to-Digital Converters (RDCS): Litar bersepadu yang menggunakan gelung penjejakan (contohnya, gelung servo jenis II) untuk menyahkod isyarat resolver. Peranti ini membandingkan output resolver kepada rujukan yang dihasilkan secara dalaman, menyesuaikan sehingga ralat fasa diminimumkan, dengan itu memulihkan sudut pemutar.

5. Kelebihan reka bentuk dan aplikasi
mensolvers Excel dalam persekitaran yang keras kerana pembinaan lasak mereka (tiada komponen optik atau kenalan) dan imuniti terhadap gangguan elektromagnet. Mereka digunakan secara meluas dalam:

• Sistem Kawalan Motor: Memberi maklum balas masa nyata untuk motor servo dalam robotik, aeroangkasa, dan automasi.

• Aeroangkasa dan Pertahanan: Kritikal untuk aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan dan toleransi yang tinggi terhadap getaran/suhu ekstrem.

• Peralatan Perindustrian: Dalam alat pemesinan ketepatan, di mana sistem berasaskan resolver membolehkan resolusi sub-arcminute.

6. Parameter utama mempengaruhi prestasi

• Kekerapan pengujaan: Mempengaruhi nisbah isyarat-ke-bunyi dan jalur lebar sistem.

• Bilangan pasangan tiang: Menentukan resolusi dan julat pengukuran.

• Konfigurasi penggulungan: Dioptimumkan untuk hubungan output linear atau tidak linear (misalnya, sinusoidal).

Ringkasnya, keupayaan resolver untuk mengubah putaran mekanikal ke dalam isyarat elektrik melalui gandingan elektromagnet menjadikannya komponen penting dalam sistem yang menuntut pengukuran sudut yang tepat. Keseimbangan reka bentuknya antara kesederhanaan, keteguhan, dan ketepatan memastikan kaitannya yang berterusan dalam aplikasi kejuruteraan moden.