UM O resolvedor ajuda você a encontrar onde está o eixo de um motor. Ele verifica como o eixo gira observando as mudanças no campo magnético. Este dispositivo informa exatamente onde o eixo está e com que rapidez ele se move. Os engenheiros o utilizam porque funciona bem em sistemas difíceis.
Principais conclusões
Os resolvedores ajudam a encontrar a posição e a velocidade do eixo do motor. Eles são importantes para controlar muito bem os motores. Eles podem trabalhar em locais com poeira, sujeira ou calor. Isso os torna bons para trabalhos difíceis. Os resolvedores usam acoplamento indutivo para transformar a rotação em sinais elétricos. Eles fornecem feedback constante e não possuem partes móveis. Os resolvedores são mais precisos e duram mais que outros sensores. Mas eles podem ser mais difíceis de configurar e cuidar. Usar um resolvedor pode fazer com que os sistemas motores funcionem melhor e durem mais. Isso é útil em trabalhos difíceis, como aeroespacial e militar.
Noções básicas do resolvedor
O que é um resolvedor
Um resolvedor é uma espécie de transformador elétrico rotativo . As pessoas usam isso para medir o quanto algo gira. Funciona enviando sinais elétricos através de bobinas internas. Essas bobinas estão em duas partes principais chamadas estator e rotor. O estator possui três enrolamentos. Um deles é um enrolamento excitador. Dois são enrolamentos bifásicos colocados em ângulos retos. O rotor possui sua própria bobina e gira dentro do estator. Quando você envia um sinal para o enrolamento primário, ele cria um campo magnético variável. Este campo passa pelo rotor. Ele cria sinais de feedback. Esses sinais ajudam você a encontrar o ângulo exato do eixo.
Aqui está uma tabela mostrando as principais partes de um resolvedor:
Componente |
Descrição |
Estator |
Possui três enrolamentos: um enrolamento de excitatriz e dois enrolamentos bifásicos chamados 'x' e 'y'. |
Enrolamento do Excitador |
Senta-se em cima e gira em torno do eixo horizontal para formar um transformador rotativo. |
Enrolamentos Bifásicos |
Colocados a 90 graus um do outro e enrolados em laminação. |
Rotor |
Possui uma bobina (enrolamento secundário) e um enrolamento primário. Excita os enrolamentos bifásicos. |
Enrolamento Primário |
Fixado ao estator. Ele recebe uma corrente elétrica senoidal e gera corrente no rotor. |
Sinais de feedback |
Os enrolamentos bifásicos geram correntes de realimentação senoidal e cosseno para mostrar o ângulo do rotor. |
Papel no controle motor
Os resolvedores são usados em sistemas de controle de motores. Eles ajudam você a saber a posição e a velocidade do eixo do motor. Isto é importante para servo motores que necessitam de controle preciso. Muitas indústrias usam resolvedores porque funcionam bem em locais difíceis. Você pode encontrá-los em siderúrgicas, fábricas de papel, produção de petróleo e gás, motores a jato e aeronaves. Eles também ajudam a controlar sistemas em veículos militares. Se você precisar de feedback confiável em locais difíceis, um resolvedor é uma boa escolha.
Comparação com outros sensores
Os resolvedores são diferentes de outros sensores, como codificadores ou sensores de efeito Hall. Os resolvedores oferecem alta precisão e funcionam bem mesmo com poeira, sujeira ou umidade. Eles podem suportar temperaturas muito altas, às vezes acima de 200°C. Os codificadores podem fornecer precisão ainda maior e resolução mais alta. Mas os codificadores são mais sensíveis à sujeira e precisam de locais mais limpos. Os sensores de efeito Hall custam menos e são mais fáceis de cuidar. Mas eles não oferecem a mesma precisão nem duram tanto quanto um resolvedor. Aqui está uma tabela para ajudá-lo a comparar:
Tipo de Sensor |
Precisão |
Confiabilidade |
Durabilidade em ambientes adversos |
Tolerância à temperatura |
Custo |
Manutenção |
Resolvedores |
±30 segundos de arco |
Alto e consistente |
Excelente |
Acima de 200°C |
Mais alto |
Baixo |
Codificadores |
Muito bem |
Alto, mas sensível |
Moderado |
Limitado |
Varia |
Moderado |
Sensores de efeito Hall |
Bom, menos preciso |
Geralmente confiável |
N / D |
N / D |
Mais baixo |
Moderado |
Como funciona um resolvedor
Princípio do acoplamento indutivo
Um resolvedor funciona usando acoplamento indutivo. Isso significa que ele usa indução eletromagnética para medir a rotação. Quando você envia um sinal CA para o enrolamento primário, ele cria um campo magnético. O rotor gira dentro do estator. Essa rotação altera a quantidade de energia que vai para os enrolamentos secundários. A quantidade de energia depende de onde o rotor está. O resolver usa essa alteração para encontrar o ângulo do eixo.
O resolvedor não usa pincéis. Isso faz com que dure mais e precise de menos reparos. Você pode usá-lo em locais quentes ou empoeirados. Não possui peças eletrônicas fracas.
Aqui está uma tabela que mostra como o acoplamento indutivo ajuda a encontrar a posição do eixo:
Aspecto |
Descrição |
Princípio |
A indução eletromagnética mede o quanto algo gira. |
Componentes |
Usa enrolamentos primários e secundários. |
Funcionalidade |
O acoplamento muda quando o rotor se move. |
Uso de sinal |
Os sinais nos enrolamentos secundários mostram a posição do eixo. |
O fio primário recebe o sinal AC.
Os enrolamentos secundários captam o sinal.
O ponto do rotor altera a quantidade de energia que vai para os secundários.
Modulação senoidal e cosseno
O resolvedor fornece dois sinais: formas de onda senoidal e cosseno. Esses sinais mudam conforme o eixo gira. O resolver cria essas formas de onda alterando a saída com o ângulo do rotor. Ao verificar esses sinais, você pode encontrar a direção e a posição do eixo. O sinal senoidal mostra uma parte do ângulo. O sinal cosseno mostra outra parte. Usando ambos, você pode encontrar muito bem a posição do eixo.
O resolvedor usa matemática para vincular os sinais ao ângulo do rotor. Quando você envia um sinal senoidal para o enrolamento primário, os enrolamentos secundários emitem sinais que mudam 90 graus. Esses sinais são alterados pelo seno e cosseno do ângulo do rotor. Um conversor resolver-para-digital lê esses sinais. Ele descobre a posição e a velocidade do eixo.
Componentes Principais
Um resolvedor possui várias partes importantes. Cada parte faz um trabalho especial:
Componente |
Função |
Excitação |
Fornece o sinal AC que alimenta o resolvedor. |
Cosseno |
Envia o sinal cosseno com base na posição do rotor. |
Seno |
Envia o sinal senoidal com base na localização do rotor. |
Estator |
Segura os enrolamentos e ajuda no acoplamento indutivo. |
Rotor |
Gira para alterar o acoplamento e afetar os sinais. |
Enrolamentos |
Os fios de cobre no estator e no rotor emitem sinais que mostram a posição do eixo. |
Os resolvedores funcionam bem para trabalhos difíceis. Seu design robusto e a ausência de peças móveis os tornam adequados para locais difíceis. Você os verá trabalhar em locais com calor, poeira e umidade. O resolvedor pode ser executado rapidamente e ainda fornecer feedback preciso. Isso o torna excelente para trabalhos aeroespaciais, militares e outros trabalhos difíceis.
Processamento de Sinal do Resolver
Excitação CA
Você começa enviando um sinal AC para o resolvedor. Este sinal alimenta o resolvedor. Ajuda a medir onde está o eixo. A maioria dos sistemas utiliza excitação programável de até 28Vrms. A frequência pode ir até 10kHz. Você pode ver as faixas comuns de tensão e frequência na tabela abaixo:
Faixa de tensão (VL-L) |
Faixa de frequência (VRMS) |
Faixa de frequência (kHz) |
2 - 28 |
2 - 115 |
10 - 20 |
O sinal AC cria um campo magnético variável em seu interior. Este campo permite que o resolver perceba como o eixo se move.
Sinais de saída
Quando o eixo gira, o resolver emite dois sinais de saída. Esses sinais são formas de onda senoidal e cosseno. Cada sinal muda conforme o eixo se move. Você pode usar um multímetro configurado para modo de tensão CA para verificá-los. Coloque as pontas de prova nos fios seno e cosseno. Você verá a mudança de tensão quando o eixo girar.
Tipo de sinal |
Descrição |
Seno |
Proporcional ao seno do ângulo |
Cosseno |
Proporcional ao cosseno do ângulo |
O sinal senoidal mostra uma parte do ângulo do eixo.
O sinal cosseno mostra outra parte.
Ambos os sinais ajudam você a encontrar a posição exata.
Os resolvedores usam esses sinais porque resistem ao ruído. O ângulo vem da razão entre as tensões seno e cosseno. Este método ajuda a bloquear interferências externas. Você pode sofrer interferência de caminhos elétricos ou ruído de RF. O design do resolvedor mantém a saída estável.
Cálculo de posição
Você precisa processar os sinais analógicos para obter dados de posição digital. O processamento de sinal utiliza várias etapas e partes:
Componente |
Descrição |
Transformador de isolamento de entrada |
Mantém o sinal de entrada separado para melhor processamento. |
Conversor digital para analógico |
Multiplica as entradas analógicas SIN e COS por funções digitais. |
Amplificador Somador |
Combina sinais, mas pode ter harmônicos e quadratura. |
Demod síncrono sensível à fase. |
Limpa a tensão de erro da saída. |
Integrador |
Remove o erro de atraso da velocidade constante do eixo. |
Oscilador controlado por tensão |
Cria uma frequência constante para seguir o sinal de entrada. |
Contador ascendente-descendente |
Verifica a polaridade para contar em que direção o eixo gira. |
Deslocador de Fase e Quadrador de Referência |
Ajuda o demodulador a processar sinais corretamente. |
Você usa essas partes para transformar os sinais analógicos de seno e cosseno em dados digitais. Este processo permite conhecer muito bem a posição e a velocidade do eixo.
Vantagens e Desafios
Benefícios em aplicações motorizadas
Os resolvedores oferecem muitas coisas boas para o controle do motor. Eles funcionam bem em locais com calor, poeira ou vibração. Você pode confiar neles para continuar trabalhando em situações difíceis. Aqui está uma tabela que lista os principais benefícios:
Vantagem |
Descrição |
Tolerância a altas temperaturas |
Suporta temperaturas de -55°C até 175°C. |
Robustez em condições extremas |
Sem conexão elétrica ou mecânica direta, por isso funciona em locais agressivos. |
Resistência a contaminantes |
Sujeira, óleo e calor não afetam seu desempenho. |
Montagem direta no eixo do motor |
Fornece sinais de velocidade e posição fortes e precisos. |
Capacidade de alta velocidade |
Pode medir velocidades de até 90.000 rpm. |
Você também obtém outros benefícios. O design robusto bloqueia o ruído EMI. Ele pode lidar com vibrações e choques. Alguns modelos trabalham em temperaturas muito altas, até 230°C. Os tipos sem escova duram mais e precisam de menos fixação. Você gasta menos tempo em reparos, então seu sistema funciona melhor.
Os resolvedores são muito estáveis e fortes. Eles continuam trabalhando mesmo quando as coisas mudam rapidamente. Você não precisa se preocupar com ruídos ou quebras repentinas.
Limitações
Os resolvedores também podem ter alguns problemas. Os sinais analógicos tornam as coisas mais complicadas. Você precisa de ferramentas especiais para trabalhar com esses sinais. Isso pode fazer com que o sistema custe mais e demore mais para ser concluído. Aqui está uma tabela que mostra alguns problemas comuns:
Desafio |
Impacto na complexidade e no custo do sistema |
Efeitos Parasitários |
Você deve gerenciar problemas de sinal, o que dificulta o projeto. |
Produtividade do Designer |
Você gasta mais tempo em análise e depuração, o que pode atrasar seu projeto. |
Tamanho crescente de designs analógicos |
Grandes sistemas analógicos precisam de ferramentas melhores, o que aumenta os custos. |
Aumento dos valores parasitas |
Tempos de simulação mais longos e interações mais complexas tornam o projeto mais difícil e mais caro. |
Você também pode ter problemas com fios e cabos. Marcas diferentes usam pinagens e conectores diferentes. Isso pode dificultar a conexão das coisas. É necessário estar atento aos problemas da cadeia de abastecimento e seguir as regras de segurança, especialmente em locais como a UE.
A fiação pode ser difícil de combinar.
Cabos não padronizados podem causar problemas.
As diferenças de pinagem podem retardar as coisas.
Você deve planejar esses problemas antes de começar. O design e os testes cuidadosos ajudam a evitar atrasos e custos extras.
Você pode ver como um resolvedor transforma movimento em sinais. Este dispositivo ajuda você a saber onde está o eixo do motor. Também informa o quão rápido ele se move.
Você obtém um bom feedback em locais difíceis.
Os conversores resolvedor para digital tornam os resultados mais exatos.
Os resolvedores são usados em robôs, servos e grandes motores.
Vantagens |
Desafios |
Funciona bem em locais difíceis |
Precisa de configuração cuidadosa |
Lida com condições muito difíceis |
Custa mais dinheiro |
Bloqueia ruído elétrico |
Precisa de um bom alinhamento |
Design simples, quebra menos |
Precisa de acoplamento correto |
Se você deseja um feedback forte e exato, use um resolvedor para trabalhos difíceis de motor.
Perguntas frequentes
Qual é a principal função de um resolver em um motor?
Um resolver informa a posição e a velocidade exatas do eixo do motor. Você usa essas informações para controlar o motor com alta precisão. Isso ajuda as máquinas a funcionarem de maneira suave e segura.
Você pode usar um resolvedor em locais sujos ou quentes?
Sim! Você pode usar um resolvedor em locais com poeira, óleo ou altas temperaturas. O design robusto mantém-no funcionando quando outros sensores podem falhar.
Como você obtém dados digitais de um resolvedor?
Você usa um conversor resolver-to-digital (RDC). Este dispositivo pega os sinais analógicos de seno e cosseno e os transforma em números digitais. Você pode então usar esses números em seu sistema de controle.
Os resolvedores precisam de muita manutenção?
Não, você não precisa de muita manutenção. Os resolvedores não possuem pincéis ou peças frágeis. Você pode confiar que eles durarão muito tempo, mesmo em trabalhos difíceis.
