การเชื่อมต่อแม่เหล็กไฟฟ้าสเตเตอร์-โรเตอร์ช่วยให้การตรวจจับตำแหน่งได้อย่างไร

อัน Resolver หรือที่เรียกว่าตัวแก้ไขแบบซิงโครนัสเป็นเซ็นเซอร์แม่เหล็กไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อวัดมุมการหมุนที่มีความแม่นยำสูง การทำงานของมันขึ้นอยู่กับหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งการทำงานร่วมกันระหว่างสเตเตอร์ (ส่วนประกอบคงที่) และโรเตอร์ (ส่วนประกอบหมุน) สร้างสัญญาณไฟฟ้าขึ้นอยู่กับตำแหน่ง ด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายโดยละเอียดว่าการมีเพศสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้านี้แปลการหมุนเชิงกลเป็นเอาต์พุตไฟฟ้าที่วัดได้อย่างไร

1. โครงสร้างหลักและการกระตุ้น
ตัวแก้ไขประกอบด้วยสองส่วนหลัก: สเตเตอร์และโรเตอร์ สเตเตอร์มีขดลวดหลักที่ได้รับการกระตุ้นด้วยแรงดันไฟฟ้ากระตุ้นกระแสสลับ (AC) โดยทั่วไปที่ความถี่เช่น 400 Hz, 3 kHz หรือ 5 kHz การกระตุ้นนี้สร้างสนามแม่เหล็กหมุนภายในสเตเตอร์ ใบพัดที่เชื่อมโยงกับกลไกกับเพลาที่มีการวัดตำแหน่งมีขดลวดทุติยภูมิที่หมุนภายในสนามแม่เหล็กนี้

2. กลไกการเชื่อมต่อแม่เหล็กไฟฟ้า
เมื่อโรเตอร์หมุนตำแหน่งสัมพัทธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กหมุนของสเตเตอร์และขดลวดของโรเตอร์จะเปลี่ยนไป ขดลวดโรเตอร์มักจะจัดเรียงแบบ orthogonally (เช่นขดลวดไซน์และโคไซน์) สัมผัสกับฟลักซ์แม่เหล็กที่แตกต่างกัน ตามกฎของการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ฟลักซ์ที่เปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าไซน์ในขดลวดโรเตอร์ แอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการกระจัดเชิงมุมระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์โดยทั่วไปจะติดตามฟังก์ชั่นไซน์และโคไซน์ของมุมโรเตอร์

3. ลักษณะสัญญาณ
สัญญาณเอาต์พุตจากขดลวดโรเตอร์คือแรงดันไฟฟ้าแบบอะนาล็อก สำหรับตัวแก้ไขความเร็วเดียวเอาต์พุตคือ:

• เอาต์พุตไซน์ (e_sin): สัดส่วนกับsinθโดยที่θคือมุมโรเตอร์

• เอาต์พุตโคไซน์ (E_COS): สัดส่วนกับcosθ

ในตัวแก้ไขหลายสปีด (เช่นระบบสองช่องทาง) คู่ขั้วเพิ่มเติมจะสร้างสัญญาณความถี่ที่สูงขึ้นเพิ่มความละเอียดและการตรวจจับมุมที่ละเอียดยิ่งขึ้น

4. การประมวลผลสัญญาณและการสกัดตำแหน่ง
เพื่อแปลงเอาต์พุตไซน์/โคไซน์เป็นข้อมูลตำแหน่งที่ใช้งานได้จำเป็นต้องใช้วงจรภายนอกหรืออัลกอริทึม วิธีการทั่วไป ได้แก่ :

• การแบ่งแบบอะนาล็อก: การใช้ TAN - 1 (ESIN/ECOS) เพื่อคำนวณθแม้ว่าจะมีความไวต่อเสียงรบกวน

• ตัวแปลงมติเป็นดิจิตอล (RDCs): วงจรรวมที่ใช้ลูปติดตาม (เช่นลูปเซอร์โวประเภทที่สอง) เพื่อถอดรหัสสัญญาณ Resolver อุปกรณ์เหล่านี้เปรียบเทียบเอาต์พุตตัวแก้ไขกับการอ้างอิงที่สร้างขึ้นภายในการปรับจนกว่าข้อผิดพลาดของเฟสจะถูกย่อให้เล็กสุดซึ่งจะกู้คืนมุมโรเตอร์

5. ข้อดีของการออกแบบและแอปพลิเคชัน
Resolvers เก่งในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายเนื่องจากการก่อสร้างที่ทนทาน (ไม่มีส่วนประกอบออปติคัลหรือหน้าสัมผัส) และภูมิคุ้มกันต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายใน:

• ระบบควบคุมมอเตอร์: ให้ข้อเสนอแนะแบบเรียลไทม์สำหรับเซอร์โวมอเตอร์ในหุ่นยนต์การบินและอวกาศและระบบอัตโนมัติ

• การบินและอวกาศและการป้องกัน: สำคัญสำหรับการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือและความอดทนสูงต่อการสั่นสะเทือน/อุณหภูมิสุดขั้ว

• อุปกรณ์อุตสาหกรรม: ในเครื่องมือการตัดเฉือนที่แม่นยำซึ่งระบบที่ใช้ตัวแก้ไขช่วยให้สามารถแก้ไขได้

6. พารามิเตอร์สำคัญที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพ

• ความถี่การกระตุ้น: ส่งผลกระทบต่ออัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและแบนด์วิดท์ของระบบ

• จำนวนคู่เสา: กำหนดช่วงความละเอียดและช่วงการวัด

• การกำหนดค่าที่คดเคี้ยว: ปรับให้เหมาะสมสำหรับความสัมพันธ์เชิงเส้นหรือไม่เชิงเส้น (เช่นไซน์)

โดยสรุปความสามารถของตัวแก้ไขในการเปลี่ยนการหมุนเชิงกลเป็นสัญญาณไฟฟ้าผ่านการมีเพศสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เป็นองค์ประกอบสำคัญในระบบที่ต้องการการวัดเชิงมุมที่แม่นยำ ความสมดุลในการออกแบบระหว่างความเรียบง่ายความทนทานและความแม่นยำช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีความเกี่ยวข้องอย่างต่อเนื่องในการใช้งานด้านวิศวกรรมสมัยใหม่