Резольвер: принцип работы, отличия от энкодеров

Резольверы

Резольверы - это электромеханические предшественники энкодеров, основанные на технологии, восходящей ко временам Второй мировой войны. Электрический ток создает магнитное поле вдоль центральной обмотки. Есть две обмотки, перпендикулярные друг другу. Одна обмотка неподвижна, а другая перемещается по мере движения объекта. Изменения силы и местоположения двух взаимодействующих магнитных полей позволяют определять движение объекта.

Простота конструкции резольвера делает его надежным даже в экстремальных условиях: от больших колебаний температур до радиационного излучения и даже механических помех от вибрации и ударов. Однако, принцип действия и сборки резольверов не дает возможности их использования в сложных установках, поскольку датчик не может выдавать данные с достаточной точностью. В отличие от абсолютных энкодеров, они выдают только аналоговые данные, что может потребовать подключения к специализированной электронике.

Что такое резольвер?

Резольвер - это электромагнитный преобразователь, который может использоваться в качестве обратной связи по скорости или положению в самых разнообразных устройствах, которые эксплуатируются в нормальных условиях / (сервоустройствах), легких промышленных условиях или в тяжелых условиях эксплуатации. Поскольку резольвер является аналоговым устройством, а электрические выходы непрерывны в течение полного механического оборота, теоретическое разрешение односкоростного резольвера равно бесконечности. Из-за своей простой конструкции трансформатора и отсутствия какой-либо встроенной электроники прибор является гораздо более надежным устройством, чем большинство других устройств обратной связи, и является лучшим выбором для применения там, где требуется надежная работа в условиях воздействия высоких температур, ударов и вибрации, радиационного излучения и загрязненной окружающей среды, что делает резольвер разумной альтернативой угловым датчикам с валом.

Конструкция резольвера

Прибор представляет собой особый тип вращающегося трансформатора, который состоит из цилиндрического ротора и статора. Как ротор, так и статор изготавливаются с многослойными пазами и двумя наборами обмоток. Обмотки, как правило, спроектированы и распределены в пазах по шаблону либо с постоянным шагом и переменным витком, либо с переменным шагом и переменным витком. В любом случае распределение обмотки имеет синусоидальный характер. Обмотки односкоростного резольвера создают одну полную кривую синуса и кривую косинуса за один механический оборот, а обмотки многоскоростного создают несколько кривых синуса и косинуса за одним механический оборот. В то время как односкоростное исполнение обеспечивает абсолютную обратную связь, а многоскоростное - нет, многоскоростной резольвер обеспечивает лучшую точность. Возможность многоскоростного исполнения ограничена размерами прибора. Два набора обмоток расположены в пазах под углом 90 градусов друг к другу. Они называются синусными и косинусными обмотками. Один набор обмоток в роторе для улучшения точности, как правило, выполняется короткозамкнутым.

Принцип работы резольвера

Выходной сигнал резольвера обеспечивается при возбуждении входной обмотки (обмотка ротора) резольвера переменным напряжением (VAC), которое при повороте ротора в каждой из выходных обмоток (обмоток статора) наводит ЭДС, амплитуда и фаза которых пропорциональна углу поворота ротора относительно статора. Резольвер иногда называют аналоговым генератором тригонометрических функций или управляющим передатчиком. Принцип работы заключается в разложении вектора на его компоненты (синус и косинус). Электрический нуль (EZ) определяется таким положение ротора относительно статора, при котором при возбуждении номинальным напряжением входной обмотки (обмотки ротора) амплитуда напряжения на синусной обмотке статора минимальна, а амплитуда напряжения на косинусной обмотке статора максимальна. Положение или угол ротора - это просто арктангенс выходного напряжения синусной обмотки, деленного на выход косинусной обмотки. Такое соотношение метрических форм обеспечивает характерную особенность уменьшения шума для любых помех, величина которых приблизительно эквивалентна в обеих обмотках, а также приводит к большой степени температурной компенсации.

Существует семь функциональных рабочих параметров, которые определяют работу прибора. Это точность, входное напряжение возбуждения, частота входного напряжения возбуждения, максимальный входной ток, коэффициент трансформации выходного напряжения к входному напряжению, фазовый сдвиг выходного напряжения к входному напряжению и напряжение нуля.

Применение резольверов

Простота конструкции обеспечивает их надежность в таких стандартных и экстремальных сферах применения, как сервомоторы, заводская автоматизация, сталелитейные и бумажные фабрики, производство нефти и газа, топливные системы реактивных двигателей, силовые приводы агрегатов летательных аппаратов, позиционирование систем связи, силовые приводы ракетных стабилизаторов и наземные военные транспортные средства. Не имея встроенной электроники, резольверы могут выдерживать экстремальные температуры и быть невосприимчивыми к встряскам и вибрации, что делает их подходящими для таких установок, в которых промышленные энкодеры могут выйти из строя. Резольверы могут быть приспособлены для использования в условиях радиационного излучения. Односкоростные резольверы обеспечивают абсолютные данные по положению и могут использоваться как абсолютные датчики положения, что делает их альтернативой абсолютным энтодерма в определенных ситуациях. Однако на выходе резолевера - аналоговый сигнал, что требует отдельного аналого-цифрового преобразователя, в то время как абсолютные датчики выдают цифровые сигналы.

Наиболее популярные резольверы

Мы предлагаем резольверы Dynapar, Harowe и других производителей - различные варианты бескорпусных и исполнений в закрытом корпусе. Бескорпусные резольверы с механизмами ротора и статора могут размещаться в серводвигателях, двигателях с прямым приводом, поворотных платформах и т. д.  для обеспечения обратной связи. Резольверы в закрытом корпусе обеспечивают надежную обратную связь в герметичных моделях с различными номинальными степенями защиты IP.