Cum se interpretează precizia unghiului rezolutorului și eroarea electrică?

În controlul motoarelor, acționările electrice ale vehiculelor cu energie nouă, selectarea sistemului servo sau testarea, inginerii întreabă cel mai frecvent: „Care este acuratețea acestui resolver?” Cu toate acestea, fișele de date listează adesea parametri precum „Eroare electrică ≤ ±10′”, „Precizia unghiului ±15′”, „Rezoluția 16 biți”, etc.

Sunt eroarea electrică și precizia unghiului același lucru? Cât de mare este 10′ exact? Cum ar trebui să citești fișa tehnică fără a fi păcălit de numere?

I. Mai întâi, distingem două concepte: Precizia unghiului ≠ Eroare electrică

Un resolver în sine emite semnale analogice sinus/cosinus, nu direct un unghi digital. Este nevoie de un RDC (convertor de la rezolutor la digital) sau o demodulare software ulterioară pentru a obține valoarea unghiului.

Prin urmare, ceea ce numim în mod obișnuit „precizia unghiului” este de fapt o  specificație la nivel de sistem  care include cel puțin:

• Eroarea electrică a rezolutorului

• Eroare decodor (RDC).

• Excentricitatea montajului si tolerantele de montaj

• Erori de la cabluri, ecranare și condiționarea semnalului

„Eroarea electrică” este deviația unghiulară inerentă a corpului rezolutorului în condiții ideale de decodare. Poate fi înțeles ca „precizia brută” a rezolutorului.

O analogie:

• Eroarea electrică a rezolutorului este ca eroarea de gradare a unei rigle în sine;

• Precizia unghiului este ca eroarea finală de măsurare atunci când utilizați acea riglă pentru a măsura o piesă de prelucrat.

• Dacă rigla este exactă depinde de eroarea electrică; dacă măsurarea este exactă depinde și de cât de stabilă este mâna ta și de cât de bine o citești.

Deci, eroarea electrică este specificația intrinsecă de bază a rezolutorului, dar nu este întreaga poveste pentru acuratețea sistemului.

II. Ce este eroarea electrică și de unde vine?

În condiții ideale de excitare și de decodare, abaterea dintre unghiul calculat de la semnalele de ieșire a rezolutorului și unghiul mecanic adevărat este eroarea electrică.

Unitatea comună este arc-minutul, notat cu ′.

Conversie:

•  1° = 60′

•  10′ = 10/60° ≈ 0,167°

•  1′ ≈ 0,0167°

De exemplu, dacă fișa de date spune „Eroare electrică ≤ ±10′”, înseamnă că în orice poziție, abaterea dintre unghiul decodat și unghiul adevărat nu depășește 10 minute de arc, aproximativ 0,167°.

Sursele majore de eroare electrică includ:

Acești factori se combină pentru a forma curba de eroare electrică a rezolutorului.

III. Cum se citește „Eroare electrică” pe o fișă de date?

Când vedeți „Eroare electrică ≤ ±10′” pe o foaie de date, nu vă uitați doar la număr. Pune mai întâi trei întrebări:

1. Unitatea este unghi mecanic sau unghi electric?

Acest lucru este deosebit de important pentru rezolutoarele multipolare.

Pentru un resolver cu un singur pol, unghiul mecanic este egal cu unghiul electric, deci nu este necesară nicio distincție. Dar pentru rezolutoarele multipolare:

Unghi electric = Unghi mecanic × Număr de perechi de poli

Dacă un rezolutor cu 4 perechi de poli specifică „Eroare electrică ≤ ±10′” și se referă la eroarea unghiului electric, atunci eroarea unghiului mecanic echivalent este doar:

10′ ÷ 4 = 2,5′

Precizia mecanică este de fapt mai mare.

Dar dacă specifică eroarea unghiului mecanic de ±10′, atunci eroarea unghiului electric echivalent devine:

10′ × 4 = 40′ ≈ 0,667° electric

Aceasta s-ar putea apropia de limita superioară pentru aplicațiile FOC (control orientat pe câmp).

Prin urmare, când vedeți o eroare electrică, mai întâi confirmați dacă este o eroare mecanică a unghiului sau o eroare electrică a unghiului.  Mulți producători de soluții folosesc implicit eroarea în domeniul unghiului electric, dar practicile variază. Dacă este necesar, cereți clarificări producătorului original.

2. Care sunt condițiile de testare?

Eroarea electrică nu este remediată; este afectat de temperatură, viteză, tensiune de excitație și frecvență.

Declarațiile comune ale foilor de date includ:

·  Eroare electrică la temperatura camerei ≤ ±10′

·  Eroare electrică la temperatură completă ≤ ±15′

·  eroare dinamică 0~10000 rpm ≤ ±20′

Privind doar specificațiile privind temperatura camerei este insuficientă. Pentru acționări electrice pentru vehicule cu energie nouă, aplicații servo la temperatură înaltă etc., trebuie să acordați atenție erorii electrice pe întreaga temperatură și intervalul de viteză maximă.

3. Este eroare maximă, vârf la vârf sau RMS?

Eroarea electrică poate fi exprimată în mai multe moduri:

•  Eroare absolută maximă : abaterea absolută maximă dintre toate punctele măsurate

•  Eroare vârf la vârf : diferența dintre abaterea maximă pozitivă și abaterea maximă negativă

•  Eroare RMS : valoare rădăcină pătrată medie, care reflectă nivelul general de eroare

Fișele de date specifică de obicei „eroare electrică maximă” sau „eroare electrică vârf-la-vârf”. Dacă pur și simplu spune „Precizie ±10′”, este în general înțeleasă ca eroare absolută maximă.

IV. Cum se interpretează curba de eroare?

Dacă puteți obține raportul de testare a rezolutorului, cel mai bun mod este să inspectați direct curba de eroare.

O curbă tipică de eroare electrică are unghi mecanic pe axa orizontală și eroare pe axa verticală. Forma curbei ajută la identificarea surselor de eroare.

Caracteristici comune ale erorii:

Regula generala:

Cu cât curba erorii este mai netedă și mai regulată, cu atât procesul de fabricație a rezolutorului este mai stabil, iar eroarea este previzibilă și compensabilă.
Dacă curba are multe erori sau salturi mari, mai întâi verificați mediul de testare, ecranarea și calitatea semnalului de excitație, în loc să vă grăbiți să judecați acuratețea rezolutorului.

În servomotor sau sisteme electrice, unele soluții implementează tabele de compensare a erorilor. Cu toate acestea, compensarea necesită ca eroarea să fie repetabilă. Dacă eroarea variază la fiecare test, compensarea este lipsită de sens.

V. Scurtă metodă practică de măsurare a erorii electrice

Dacă doriți să măsurați singur eroarea electrică a rezolutorului, abordarea de bază este:

1. Utilizați un encoder de înaltă precizie, un rețea optic sau un cap de indexare ca referință de unghi.

2. Furnizați semnale de excitație standard către resolver.

3. Achiziționați simultan ieșirile sinus/cosinus ale rezolutorului.

4. Decodificați unghiul printr-un RDC sau un algoritm.

5. Comparați cu unghiul de referință și înregistrați eroarea peste 360°.

6. Calculați eroarea maximă, vârf la vârf, RMS și trasați curba de eroare.

Precauții în timpul testării:

• Mențineți viteza scăzută pentru a evita amestecarea erorilor dinamice.

• Utilizați cabluri scurte, achiziție diferențială și ecranare.

• Setați frecvența și tensiunea de excitare pentru a se potrivi condițiilor reale de funcționare.

• Pentru rezolutoarele multipolare, înregistrați clar dacă rezultatul este unghiul electric sau mecanic.

VI. Cum să folosiți aceste specificații în selecție?

Exemplu:

Să presupunem că un motor are 4 perechi de poli, iar controlul FOC necesită ca eroarea unghiului electric să fie controlată cu 1° electric.

Dacă eroarea electrică a rezolutorului este de ±10′ electrică, adică aproximativ ±0,167° electrică, eroarea corpului este mică. După adăugarea erorilor de decodor și de montare, eroarea generală a unghiului electric al sistemului poate fi încă menținută la 1°, astfel încât soluția este fezabilă.

Cu toate acestea, dacă un alt rezolutor specifică o eroare unghiulară mecanică de ±10′, atunci pentru un motor cu 4 poli, eroarea unghiului electric va fi amplificată la aproximativ ±0,667°. După adăugarea toleranțelor de decodare și asamblare, eroarea generală a unghiului electric se poate apropia sau chiar depăși 1°, necesitând o reevaluare.

Prin urmare, atunci când selectați un resolver, nu comparați pur și simplu numerele; convertiți totul în unghiul electric uniform și apoi adăugați bugetul de eroare a sistemului.

Concluzie

Eroarea electrică este indicatorul de bază al preciziei corpului resolverului, dar nu este întreaga poveste pentru acuratețea unghiului sistemului. Pentru a înțelege corect acuratețea rezolutorului, trei puncte cheie sunt esențiale:

1. Distingeți între eroarea electrică și precizia unghiului la nivel de sistem;

2. Confirmați dacă unitatea este unghiulară mecanică sau electrică;

3. Luați în considerare condițiile de testare, curbele de eroare și condițiile reale de funcționare.

Dacă numărul arată bine pe hârtie este un lucru; dacă este stabil și precis atunci când este integrat în sistem este criteriul suprem.