Jak sprzężenie elektromagnetyczne stojana-rotorowe umożliwia wykrywanie położenia

A Resolver , znany również jako synchroniczny rozdzielczy, to czujnik elektromagnetyczny zaprojektowany do pomiaru kąta obrotu z wysoką precyzją. Jego operacja opiera się na zasadzie indukcji elektromagnetycznej, w której interakcja między stojanem (stały komponent) a wirnikiem (komponent obrotowy) generuje zależne od pozycji sygnały elektryczne. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie, w jaki sposób to sprzężenie elektromagnetyczne przekłada obrót mechaniczny na mierzalne wyjścia elektryczne.

1. Struktura rdzenia i wzbudzenie
Resoluver składa się z dwóch głównych części: stojana i wirnika. Stojator zawiera uzwojenia pierwotne zasilane napięciem wzbudzenia prądu naprzemiennego (AC), zwykle przy częstotliwościach, takich jak 400 Hz, 3 kHz lub 5 kHz. To wzbudzenie tworzy obracające się pole magnetyczne w stojanie. Rotor, mechanicznie połączony z wałem, którego położenie ma być mierzone, ma wtórne uzwojenia, które obracają się w tym polu magnetycznym.

2. Mechanizm sprzężenia elektromagnetycznego
Gdy wirnik obraca się, względna położenie między obracającym się polem magnetycznym stojana a uzwojeniem wirnika zmienia się. Uzwojenia wirnika, często ułożone ortogonalnie (np. Uzwojenia sinusoidalne i cosinus), doświadczają różnych strumieni magnetycznych. Zgodnie z prawem indukcji Faradaya te zmieniające się strumienie indukują napięcia sinusoidalne w uzwojeniach wirnika. Amplitudy tych indukowanych napięć zależą od przesunięcia kątowego między stojanem a wirnikiem, zwykle po funkcjach sinusoidalnych i cosinusowych kąta wirnika.

3. Charakterystyka sygnału
Sygnały wyjściowe z uzwojeń wirnika są napięciami analogowymi. W przypadku rozdzielczości z jednym prędkością wyjścia to:

• Wyjście sinusoidalne (E_SIN): proporcjonalne do sinθ, gdzie θ jest kątem wirnika.

• Wyjście cosinus (E_COS): proporcjonalne do cosθ.

W wielu rozdzielczach (np. Systemy podwójnego kanału) dodatkowe pary biegunowe generują sygnały o wyższej częstotliwości, zwiększając rozdzielczość i umożliwiając drobniejsze wykrywanie kąta.

4. Przetwarzanie sygnału i ekstrakcja pozycji
w celu przekonwertowania wyjść sinusoidalnych/cosinus na dane dotyczące użytecznych pozycji, obwody zewnętrzne lub algorytmy są wymagane. Typowe metody obejmują:

• Podział analogowy: Zastosowanie tan -1 (ESIN/ECOS) do obliczenia θ, choć jest to wrażliwe na hałas.

• Konwertera Resister-to Digital (RDC): zintegrowane obwody wykorzystujące pętle śledzenia (np. Pętle serwomechanizmu typu II) do dekodowania sygnałów rozdzielczych. Urządzenia te porównują wyjścia rozdzielcze z wewnętrznie generowanymi referencjami, dostosowując, aż błąd fazowy nie zostanie zminimalizowany, odzyskując w ten sposób kąt wirnika.

5. Zalety projektowe i zastosowania
rozwiązywa Excel w trudnych środowiskach ze względu na ich wytrzymałą konstrukcję (bez komponentów optycznych lub kontaktów) oraz odporności na zakłócenia elektromagnetyczne. Są szeroko stosowane w:

• Systemy sterowania silnikiem: Zapewnienie informacji zwrotnej w czasie rzeczywistym dla silników serwo w robotyce, lotniczej i automatyzacji.

• Aerospace i obrona: Krytyczne dla zastosowań wymagających wysokiej niezawodności i tolerancji na wibracje/ekstremalne temperatury.

• Sprzęt przemysłowy: w precyzyjnych narzędziach obróbki, w których systemy oparte na rozdzielczości umożliwiają rozdzielczość substancji.

6. Kluczowe parametry wpływające na wydajność

• Częstotliwość wzbudzenia: wpływa na stosunek sygnału do szumu i przepustowość systemu.

• Liczba par biegunowych: określa zakres rozdzielczości i pomiaru.

• Konfiguracja uzwojenia: zoptymalizowana pod kątem liniowych lub nieliniowych (np. Sinusoidalnych) relacji wyjściowych.

Podsumowując, zdolność Resistvera do przekształcania obrotu mechanicznego w sygnały elektryczne poprzez sprzężenie elektromagnetyczne sprawia, że ​​jest to ważny składnik w systemach wymagających precyzyjnego pomiaru kątowego. Bilans projektowy między prostotą, solidnością i dokładnością zapewnia jego dalsze znaczenie w nowoczesnych zastosowaniach inżynierskich.