Резольвером в электротехнике называют электрическую микромашину переменного тока, предназначенную для преобразования углового положения её ротора в электрическое напряжение, амплитуда которого при изменениях угла поворота меняется по законам функций синус и косинус, или пропорционально.
Резольверы работают по принципу синусно-косинусного вращающегося трансформатора, сокращённо СКВТ. Упрощённая функциональная схема управления электродвигателем с использованием резольвера в качестве датчика обратной связи, изображена на рисунке ниже:
Связь системы управления (motor controller) с резольвером (resolver) осуществляется при помощи специальной интерфейсной платы (electronics), которая может выполняться как отдельный выносной блок или может быть вмонтированной непосредственно в систему управления.
Конструктивно резольверы могут выполняться как с наличием коллекторного узла для подачи напряжения на “вращающуюся” обмотку ротора, так и без него:
Обмотка Uг ротора связана с обмоткой возбуждения Ue на статоре без применения коллекторного узла, индуктивно, как показано ниже:
Отличия между резольверами и фотоимпульсными датчиками (энкодерами и кодовыми датчиками):
- Энкодеры и кодовые датчики являются оптоэлектрическими приборами, для их питания используется напряжение постоянного тока. Резольверы являются электрическими машинами переменного тока, для питания их обмоток возбуждения используют переменное синусоидальное напряжение.
- Выходные сигналы энкодеров представляют собой две последовательности (“синус” и “косинус”) прямоугольных импульсов одинаковой амплитуды, частота следования которых зависит от скорости вращения вала датчика (если датчик круговой) или движения считывающей головки (если датчик линейный). Путём подсчёта этих импульсов можно вычислять расстояние и (или) скорость, а выполняя слежение за порядком чередования последовательности импульсов по двум каналам (“синус” и “косинус”) можно определять изменения направлений вращения или движения. Выходные сигналы резольверов отличаются от сигналов фотоимпульсных датчиков и представляют собой генерируемую напряжением обмотки возбуждения последовательность синусоидальных и косинусоидальных волновых импульсов аналогового напряжения, при помощи которых можно определять абсолютное положение вала в пределах одного оборота от 0° до 360°. Эти аналоговые сигналы преобразуются в удобную форму интерфейсной платой связи с резольвером и также, как и в случаях с фотоимпульсными датчиками, дают возможность определять расстояние, скорость и направление перемещений.
- В отличие от фотоимпульсных датчиков, в корпусе резольвера не монтируют электронику, так как получаемый от выходных обмоток резольвера уровень и качество сигналов достаточны для их надёжного дистанционного приёма и обработки. Это является одним из основных преимуществ резольверов, так как позволяют расширить температурный диапазон их применения по сравнению с фотоимпульсными датчиками, где есть встроенная электроника.
Принцип работы
Резольверы применяются в приложениях, где требуется очень точное измерение угловых перемещений и скорости, например в сервосистемах и роботах. Выходной сигнал резольвера - это мера углового перемещения, дифференцирование этого сигнала дает угловую скорость.
Резольвер работает на принципе измерения взаимоиндукции между двумя обмотками (рис. 2.5).
Ротор резольвера соединен с вращающимся объектом. На первичную обмотку ротора подается переменное напряжение vref. Статор состоит из двух обмоток, развернутых на 90° друг относительно друга. Напряжение на этих обмотках
соответственно, где θ - угловое положение ротора.
Рис. 2.5. Принцип работы резольвера
Выходные напряжения vо1 и vо2 представляют собой напряжение vref промодулированное величиной угла θ. Используя одно из выходных напряжений, можно однозначно измерить углы лишь в диапазоне 0-90°, оба сигнала позволяют однозначно измерять углы от 0е до 360°.
Выход резольвера есть тригонометрическая функция угла. Но эта нелинейность не всегда является недостатком. Например, при управлении вращающими моментами в роботах требуются именно тригонометрические функции углов поворота. Поэтому выходной сигнал резольвера можно непосредственно использовать для управления без дополнительного преобразования в реальном времени, которое увеличило бы загрузку управляющего контроллера.
Проблемы при работе резольвера могут возникать только из-за щеток ротора (износ, дополнительные шумы и механические нагрузки).
Резольверы широко используют в качестве ДПП в системах управления оборудованием, роботами и манипуляторами.
Совместно с АЦП ВТ разработаны и широко используются прецизионные датчики положения: (12-20) разрядные.
Пример серийно выпускаемого ВТ 100.
Резольверы широко используют в качестве ДПП в системах управления оборудованием, роботами и манипуляторами.
Оставить комментарий: