Modul în care cuplarea electromagnetică stator-rotor permite detectarea poziției

O Rezolvarea , cunoscută și sub denumirea de rezolvatoare sincronă, este un senzor electromagnetic conceput pentru a măsura unghiurile de rotație cu o precizie ridicată. Funcționarea sa se bazează pe principiul inducției electromagnetice, unde interacțiunea dintre un stator (componentă fixă) și un rotor (componentă rotativă) generează semnale electrice dependente de poziție. Mai jos este o explicație detaliată a modului în care acest cuplaj electromagnetic traduce rotația mecanică în ieșiri electrice măsurabile.

1. Structura miezului și excitația
Rezolvarea este formată din două părți principale: statorul și rotorul. Statorul conține înfășurări primare energizate de o tensiune de excitație cu curent alternativ (AC), de obicei la frecvențe precum 400 Hz, 3 kHz sau 5 kHz. Această excitație creează un câmp magnetic rotativ în interiorul statorului. Rotorul, legat mecanic de arborele a cărui poziție trebuie măsurată, prezintă înfășurări secundare care se rotesc în acest câmp magnetic.

2. Mecanismul de cuplare electromagnetică
Pe măsură ce rotorul se rotește, poziția relativă între câmpul magnetic rotativ al statorului și înfășurările rotorului se schimbă. Înfășurările rotorului, adesea aranjate ortogonal (de exemplu, înfășurările sinusoidale și cosinus), experimentează fluxuri magnetice variate. Conform legii de inducție a lui Faraday, aceste fluxuri în schimbare induc tensiuni sinusoidale în înfășurările rotorului. Amplitudinile acestor tensiuni induse depind de deplasarea unghiulară dintre stator și rotor, urmând de obicei funcțiile sinusoidale și cosinus ale unghiului rotorului.

3. Caracteristicile semnalului
Semnalele de ieșire din înfășurările rotorului sunt tensiuni analogice. Pentru o rezolvare cu o singură viteză, rezultatele sunt:

• Ieșire sinusoidală (e_sin): proporțională cu sinθ, unde θ este unghiul rotorului.

• Ieșire de cosinus (e_cos): proporțional cu cosθ.

În rezolvatorii cu mai multe viteze (de exemplu, sisteme cu canale duale), perechile de poli suplimentare generează semnale de frecvență mai mare, îmbunătățind rezoluția și permițând o detectare mai fină a unghiului.

4. Procesarea semnalului și extracția poziției
Pentru a converti ieșirile sinusoidale/cosinusului în date de poziție utilizabile, sunt necesare circuite externe sau algoritmi. Metodele comune includ:

• Diviziune analogică: folosind Tan - 1 (ESIN/ECOS) pentru a calcula θ, deși acest lucru este sensibil la zgomot.

• Convertoare rezolvatoare-digitale (RDC): circuite integrate care utilizează bucle de urmărire (de exemplu, bucle servo-tip de tip II) pentru a decoda semnalele de rezolvare. Aceste dispozitive compară ieșirile de rezolvare cu referințele generate intern, ajustându -se până la minimum eroarea de fază, recuperând astfel unghiul rotorului.

5. Avantaje de proiectare și aplicații
Rezolvatorii Excel în medii dure datorită construcției lor accidentate (fără componente optice sau contacte) și imunitate la interferențe electromagnetice. Sunt utilizate pe scară largă în:

• Sisteme de control motor: furnizarea de feedback în timp real pentru servo-motoare în robotică, aerospațială și automatizare.

• Aerospațial și apărare: critic pentru aplicațiile care necesită o fiabilitate ridicată și toleranță la extremele vibrațiilor/temperaturii.

• Echipamente industriale: în instrumente de prelucrare de precizie, în cazul în care sistemele bazate pe rezolvator permit rezoluția sub-arcminută.

6. Parametri cheie care influențează performanța

• Frecvența de excitație: afectează raportul semnal-zgomot și lățimea de bandă a sistemului.

• Numărul de perechi de poli: determină intervalul de rezoluție și măsurare.

• Configurare de înfășurare: optimizată pentru relații de ieșire liniare sau neliniare (de exemplu, sinusoidale).

În rezumat, capacitatea rezolvatorului de a transforma rotația mecanică în semnale electrice prin cuplarea electromagnetică o face o componentă vitală în sistemele care solicită o măsurare unghiulară precisă. Echilibrul său de proiectare între simplitate, robustete și precizie asigură relevanța sa continuă în aplicațiile de inginerie modernă.