Rotačný transformátor (Resolver Sensors ) je indukčný mikrostroj, ktorého výstupné napätie udržuje špecifický funkčný vzťah s uhlovou polohou rotora. Ide o snímač posunutia, ktorý premieňa uhlové posunutie na elektrické signály a slúži ako prvok resolvera schopný transformácie súradníc a výpočtu funkcií.
Skladá sa zo statora a rotora. Vinutie statora pôsobí ako primárna strana transformátora, prijíma budiace napätie, zatiaľ čo vinutie rotora pôsobí ako sekundárna strana, získava indukované napätie prostredníctvom elektromagnetickej väzby. Pojem 'rotačný transformátor' sa v súčasnosti profesionálne používa v Číne a je skrátený ako 'rotačný transformátor'. Niektorí ho označujú ako 'resolver' alebo 'decomposer.''
Rotačné transformátory sa používajú v systémoch riadenia pohybu na snímanie a meranie polohy uhla. Prvé rotačné transformátory sa používali vo výpočtových a riešiteľských zariadeniach ako hlavná súčasť analógových počítačov. Ich výstupom je elektrický signál, ktorý sa mení s uhlovou polohou rotora v určitej funkcii, typicky sínusovej, kosínusovej alebo lineárnej. Tieto funkcie sú bežné a ľahko implementovateľné. Pri špecializovanej konštrukcii vinutí je možné vyrobiť aj elektrické výstupy určitých špeciálnych funkcií, ale tieto funkcie sa používajú len pri zvláštnych príležitostiach a nie sú všeobecné.
S rozvojom elektronického priemyslu sa zvýšila integrácia elektronických komponentov a ceny komponentov výrazne klesli. Okrem toho pokroky v technológii spracovania signálu urobili obvody spracovania signálu rotačných transformátorov jednoduchšími, spoľahlivejšími a lacnejšími. Navyše, objavenie sa softvérového dekódovania na spracovanie signálu urobilo problém spracovania signálu flexibilnejším a pohodlnejším. V dôsledku toho sa použitie rotačných transformátorov rozšírilo a ich výhody sa naplno prejavili.
**Princíp činnosti rotačného transformátora**
Podstatou rotačného transformátora je transformátor. Kľúčové parametre sú podobné ako pri transformátoroch, ako menovité napätie, menovitá frekvencia a transformačný pomer. Rozdiel je v tom, že jeho primárna strana a sekundárna strana nie sú pevné, ale majú relatívny pohyb. Ako sa mení relatívny uhol medzi týmito dvoma, je možné na výstupnej strane získať tvar vlny s meniacou sa amplitúdou. Konštrukcia rotačného transformátora je založená na vyššie uvedenom princípe: amplitúda výstupného signálu sa mení s polohou, ale frekvencia zostáva nezmenená. V praktických aplikáciách sú nastavené dve sady výstupných cievok s 90-stupňovým fázovým rozdielom, výsledkom čoho sú dve sady signálov s variáciami amplitúdy SIN a COS.
Jednokanálový systém merania uhla môže pozostávať z dvoch identických sínusových a kosínusových rotačných transformátorov. Jeden rotačný transformátor funguje ako vysielač a druhý ako riadiaci transformátor. Vysielač je budený zdrojom striedavého prúdu. Presnosť rotačného transformátora je 6' a presnosť jednokanálového systému nie je menšia ako 6'. Na zlepšenie presnosti riadenia systému je možné použiť dvojkanálový systém merania uhla.
**Typy rotačných transformátorov**
Rotačné transformátory majú vo všeobecnosti štruktúru podobnú motoru s vinutým rotorom. Rôzne typy alebo názvy rotačných transformátorov možno získať na základe rôznych klasifikačných kritérií.
- Na základe rozdielu v použití ich možno rozdeliť na výpočtové rotačné transformátory a rotačné transformátory na prenos dát.
- Na základe funkčného vzťahu medzi výstupným napätím a uhlom rotora ich možno rozdeliť na sínusové rotačné transformátory, lineárne rotačné transformátory a proporcionálne rotačné transformátory.
- Na základe vzťahu relatívnej polohy a špecifických úloh pri výpočte uhla alebo súvisiacich systémov konverzie a prenosu signálu, ktoré skonštruujú, je možné ich rozdeliť na rotačné transformátorové vysielače, rotačné transformátorové diferenciálne vysielače a rotačné transformátorové transformátory.
Okrem toho možno rotačné transformátory rozdeliť na kontaktné a bezkontaktné typy (s kefou alebo bez nej); typy s obmedzeným a neobmedzeným uhlom založené na limitoch uhla natočenia rotora; a jednopólových párových a viacpólových párových rotačných transformátorov na základe rozdielu v počte párov pólov.
**Štruktúra rotačného transformátora**
**Kefovaný rotačný transformátor:** Vinutie rotora je priamo vyvedené cez zberné krúžky a kefy. Vyznačuje sa jednoduchou konštrukciou a malými rozmermi, ale spoľahlivosť je nízka a životnosť je krátka v dôsledku mechanického klzného kontaktu medzi kefami a zbernými krúžkami. V súčasnosti sa táto konštrukčná forma rotačného transformátora používa zriedkavo a pozornosť sa sústreďuje na bezkomutátorové rotačné transformátory.
**Brushless rotačný transformátor:** Je rozdelený na dve hlavné časti, a to telo rotačného transformátora a prídavný transformátor. Primárne a sekundárne železné jadrá a cievky prídavného transformátora sú prstencové a upevnené na hriadeli rotora a kryte s určitou radiálnou medzerou.
Vinutie rotora telesa rotačného transformátora je spojené s primárnou cievkou prídavného transformátora. Elektrický signál v primárnej cievke prídavného transformátora, tj elektrický signál vo vinutí rotora, je nepriamo vysielaný cez elektromagnetickú väzbu a sekundárnu cievku prídavného transformátora.
Táto konštrukcia zabraňuje nepriaznivým účinkom spôsobeným zlým kontaktom medzi kefami a zbernými krúžkami, zlepšuje spoľahlivosť a životnosť rotačného transformátora, ale zvyšuje sa jeho veľkosť, hmotnosť a cena. V súčasnosti majú bezkartáčové rotačné transformátory dve konštrukčné formy. Jeden sa nazýva bezkartáčový rotačný transformátor s prstencovým transformátorom a druhý sa nazýva reluktančný rotačný transformátor.
**Rotačný transformátor typu prstencového transformátora:** Táto štruktúra dosahuje bezkartáčovú bezkontaktnú studňu. Pravá časť na obrázku je typický stator a rotor rotačného transformátora s rovnakým vinutím statora a rotora ako kartáčovaný rotačný transformátor na konverziu signálu. Ľavá časť je prstencový transformátor. Jeho jedno vinutie je na statore a druhé na rotore, umiestnené sústredne.
Prstencové vinutie transformátora na rotore je spojené s vinutím rotora na konverziu signálu a vstup a výstup jeho elektrického signálu je ukončený prstencovým transformátorom.
**Reluktančný rotačný transformátor:** Budiace vinutie a výstupné vinutie reluktančného rotačného transformátora sú umiestnené v rovnakej sade statorových štrbín a zostávajú pevné. Formy budiaceho vinutia a výstupného vinutia sú však odlišné. Výstupný signál dvojfázového vinutia by mal byť stále elektrický signál, ktorý sa mení sínusovo s uhlom a má rozdiel elektrického uhla 90°.
Tvar magnetického pólu rotora je špeciálne navrhnutý tak, aby magnetické pole vzduchovej medzery bolo približne sínusové. Konštrukcia tvaru rotora musí spĺňať aj požadovaný počet pólov. Je vidieť, že tvar rotora určuje počet pólových párov a tvar magnetického poľa vzduchovej medzery. Reluktančné rotačné transformátory sa vo všeobecnosti vyrábajú v rozdelenej forme a nie sú navzájom kombinované, poskytujú sa užívateľovi v rozdelenej forme, zostavené užívateľom.
