Резольвер что это такое

Резольверы — это электромеханические устройства, используемые для преобразования механического угла в электрический сигнал, и наоборот. Они активно применяются в самых разных областях: от авиации и космической техники до автомобильной промышленности. И хотя их механизмы могут быть сложными для понимания, мы постараемся сделать этот процесс как можно проще и понятнее.

Резольверы выполняют несколько ключевых функций, благодаря которым они нашли широкое применение в различных отраслях промышленности. Преобразование угла в электрический сигнал. Основная функция резольвера заключается в том, что он преобразует механический угол в электрический сигнал. Это особенно важно в системах, где необходима высокая точность углового положения, например, в промышленных роботах или в авиационных системах. Обратное преобразование. Резольверы также могут выполнять обратное преобразование, то есть преобразовывать электрический сигнал обратно в угловое положение. Это полезно в ситуациях, когда необходимо контролировать положение механизма на основе электрического сигнала. Сопротивление помехам. Резольверы обладают высокой стойкостью к электромагнитным и температурным воздействиям, что делает их идеальными для использования в сложных условиях, где другие датчики могут не справиться. Долговечность и надёжность. Благодаря своей простой, но эффективной конструкции резольверы обладают высокой степенью надежности и долговечности, что позволяет их использовать в условиях, где требуется долгосрочная и непрерывная работа. Интеграция с другими системами. Резольверы легко интегрируются с другими системами, такими как серводвигатели и системы ЧПУ, что позволяет создавать сложные системы управления и контроля с большой точностью. Эти функции делают резольверы неотъемлемой частью многих современных систем и устройств, от промышленных роботов до автомобилей и воздушных судов.

Принцип работы резольвера

Внутренняя структура резольвера

Резольверы являются типом синхронных машин и обычно состоят из двух основных частей: ротора и статора. Ротор – это вращающаяся часть резольвера, которая обычно содержит обмотку, подключенную к переменному электрическому источнику, и служит для создания магнитного поля. Статор – это неподвижная часть резольвера, включающая две обмотки, расположенные под углом в 90 градусов друг относительно друга. Эти обмотки служат для приема и обработки электрического сигнала от ротора.

Процесс преобразования сигналов

Процесс преобразования сигналов в резольвере включает следующие этапы: Начальная фаза: Когда электрическое напряжение подается на обмотку ротора, оно создает вращающееся магнитное поле. Преобразование: При вращении ротора вращающееся магнитное поле воздействует на обмотки статора, вызывая в них индуктивное напряжение. Амплитуда этого напряжения и его фаза зависят от угла поворота ротора. Обработка: Индуктивное напряжение на обмотках статора затем можно преобразовать в угловое положение с помощью преобразователя сигнала. Обратное преобразование: В обратном преобразовании электрический сигнал подается на обмотки статора, которые создают магнитное поле, заставляя ротор вращаться до определенного углового положения. Принцип работы резольвера делает его надежным и точным устройством для определения и контроля углового положения в многих промышленных приложениях.

Резолвер — принцип работы.

Резольвер (Resolver)

Вид резольвера

Резольвер, иногда называемый синхро-резольвером, является классическим электромеханическим устройством, используемым для измерения углового положения вала. Это сложное устройство, состоящее из двух ключевых компонентов: роторных и статорных обмоток. Рассмотрим структуру резольвера более подробно.

Резольвер имеет две обмотки ротора, которые обычно находятся на вращающемся элементе — роторе. Эти обмотки подключены к выводам, расположенным на коллекторных кольцах. Это позволяет передавать электрическую энергию между вращающимися и неподвижными частями устройства без механических переключателей, что повышает надежность и долговечность устройства.

С другой стороны, резольвер также включает в себя две статорные обмотки, которые расположены в неподвижной части устройства. Выводы этих обмоток находятся непосредственно на выходных клеммах, что обеспечивает удобство подключения и обслуживания.

Функционально резольвер можно считать разновидностью трансформатора, способного измерять угловое положение вала. Когда ротор вращается, положение его обмоток относительно неподвижного статора изменяется. В результате этого изменения, амплитуда напряжения или сдвиг фаз в обмотках ротора также меняются, соответствующим образом отражая позицию ротора. Это позволяет использовать два различных принципа работы резольвера: «однофазный режим», где угловое положение вала определяется по изменению амплитуды напряжения, и «двухфазный режим», где положение вала определяется по изменению сдвига фаз.

Важной частью системы, в которой используется резольвер, является электронная схема, которая преобразует переменное напряжение ротора в цифровую информацию о угловом положении. Эта схема работает следующим образом: переменное напряжение ротора сначала преобразуется в постоянное. Это постоянное напряжение затем поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который преобразует его в цифровой сигнал. Этот цифровой сигнал затем поступает на вход микроконтроллера или микропроцессора.

В микроконтроллере или микропроцессоре хранится таблица соответствия между цифровыми кодами и угловыми положениями. Это позволяет системе быстро и точно определить угловое положение вала на основании полученного цифрового сигнала. Полученное значение углового положения может затем обрабатываться алгоритмом прямо в микроконтроллере или микропроцессоре, или оно может передаваться во внешнее устройство, например, на устройство индикации для отображения текущего углового положения вала.

  • Датчики Холла
  • Купить частотный преобразователь Delta VFD750F43A(380V, 75kW, 150A) за 145 000 рублей
  • Ремонт высоковольтных усилителей Pendulum F10A
  • Ремонт микроомметра C.A 6255
  • Ремонт устройства оптоволоконной дуговой защиты Орион-ЗДЗ

Описание работы резольвера ts2651n141e78

Устройство резольвера

Для работы резольвера, например resolver TS2651N141E78, необходимо возбуждение его первичной обмотки. Данную задачу выполняет электронная схема. Активные компоненты схемы создают колебания на первичной обмотке, так называемой обмотке возбуждения. Частота колебаний заранее известна (указывается в паспорте резольвера) и применяется для расчётов. Основной принцип работы электронной схемы, к которой подключены вторичные обмотки, является преобразование сигналов. Наиболее часто данную работу выполняет аналого-цифровой преобразователь, при участии операционного усилителя.
Электронная схема для работы резольвера расположена отдельно и подключена через кабель, то есть, внутри двигателя нет полупроводников, что является ключевым преимуществом резольвера как технического решения в качестве датчика обратной связи.
Всё это в целом выглядит идеальным инструментом в тематических аспектах разработки промышленного оборудования. Вращающаяся часть резольвера крепится к валу двигателя. Статичная его часть установлена на статоре двигателя.
Существуют различные комплектации резольверов. Рассмотрим, подробно наиболее распространённый вариант:

Устройство резольвера

Первичная обмотка (REF) , вторичная (SIN) и вторичная (COS) расположены в статорной части, а вторичная обмотка (REF) – в роторной части резольвера, последняя – вращается в одной плоскости с первичной обмоткой REF. Из-за этого напряжение на вторичной обмотке REF всегда имеет одинаковую амплитуду независимо от угла поворота роторной части. Далее сигнал со вторичной обмотки REF поступает на обмотку возбуждения (она является первичной обмоткой для SIN COS),передавая им ЭДС. Ключевым моментом в таком подходе является расположение в пространстве обмоток SIN и COS. Они должны быть расположены точно перпендикулярно под углом 90 электрических градусов по отношению друг к другу. При таком расположении вторичных обмоток SIN и COS величина ЭДС (Vs) на обмотке SIN будет составлять произведение напряжения REF (Vref) и синуса угла. Для косинуса функция идентична.
Usin = Uref * SIN ( Ф ); Ucos = Uref * COS ( Ф );
Угол резольвера можно вычислить:
SIN(Ф) * SIN(Ф) + COS(Ф) * COS(Ф) = R * R. Где R – значение максимальной амплитуды для SIN и COS.
Далее зная R можно легко вычислить угол Ф через arcsin.
Так, как трансформатор является обратимой электрической машиной, то возможно его использование при трансформации сигналов в обратную сторону. То есть возбуждаемый сигнал можно подавать на обмотки SIN и COS. Сигнал SIN должен быть сдвинут на 90 электрических градусов по отношению к сигналу COS. Для определения позиции положения ротора резольвера необходимо измерять величину амплитуды и фазу сигнала на обмотке REF.

Устройство резольвера

На двигателях LENZE часто установлен Резольвер TS2651N141E78. Существуют разные модификации резольверов. Например на рисунке ниже изображены статор и ротор резольвера TS2620N21E111 серии BRX производства TAMAGAWA.

На двигателях SIEMENS (например 1FK7042-5AF71-1TH0) часто устанавливаются резольверы resolver tyco V23401-T2629-E202 или (1FK7015-5AK71-1SA3 resolver LTN RE-15-4-S03). При этом если на бирке мотора указано resolver p=1, то это значит что на моторе установлен резольвер с одной парой полюсов. Обозначение resolver p=3 говорит о том, что резольвер имеет три пары полюсов. В большинстве случаев для работы резольвера, частота колебаний на первичной обмотке варьируется от 1000Гц до нескольких сотен кГц. Наиболее распространены резольверы с рабочими частотами 4 и 10кГц.
Коэффициент трансформации большинства резольверов равен 2. Это значит что амплитуда сигнала на обмотках SIN и COS будет в 2 раза ниже амплитуды поданной на обмотку REF. Реже встречаются резольверы с коэффициентом трансформации 3. В среднем (на резольверах сервомоторов), для возбуждения первичной обмотки требуется мощность порядка одного Ватта. Колебания создают транзисторы, управляющий сигнал для них может быть спроектирован как в виде схемы генератора импульсов, так и использоваться сигнал управления от микроконтроллера.
Сигналы с обмоток синуса и косинуса поступают на аналоговые цепи преобразования. В подавляющем большинстве случаев, для данных задач, используются операционные усилители. Преобразованный сигнал передаётся на АЦП. В результате программисту доступна точная информация о физическом положении ротора в цифровом виде.
Существуют готовые решения для создания схем подключения резольверов. Достаточно часто можно встретить схемы на базе специализированных микросхем AD2S90 и AU6802N1. Купить такие микросхемы можно во многих интернет-магазинах.
Резольвер очень надёжный датчик положения. Поэтому его активно используют в разных приложениях промышленности. В зависимости от задач, требуемое разрешение и точность может варьироваться от точного, до умеренного и грубого результата измерения. Например, в станках ЧПУ необходимы точные значения положения вала серводвигателя, а в промышленных стиральных машинах будет достаточно и грубых.
Бывает, что в работе серводвигателей возникают проблемы. Зачастую это связано с датчиком положения – резольвером. Для того чтобы произвести ремонт резольвера необходимы отработанные методики по перемотке и настройке, а также специфические инструменты и специально обученные специалисты. Сервисный центр ООО «Волга Электро Сервис» располагает всем необходимым для того чтобы быстро и качественно восстановить работу неисправного резольвера.

Все материалы на сайте защищены авторским правом.
При размещении материалов с нашего сайта, ссылка на источник обязательна.

Чем энкодеры отличаются от резольверов

Помимо вышеперечисленных моментов, существуют и другие отличия между этими устройствами.

Энкодеры осуществляют импульсы, которые характеризуют движение на небольшой промежуток времени. Система электрического управления у энкодеров зачастую встраивается в корпус. В результате этого энкодер линейного перемещения легче подключать, но диапазон температур, при которых он может работать, уменьшается. Система управления резольвером, наоборот, находится вне приспособления. То же самое можно сказать об интерфейсной плате и источнике питания. Как следствие, устанавливать аппарат становится сложнее, зато диапазон температур, при котором он может работать, расширяется. Также энкодеры и резольверы имеют некоторые отличия в конструктивном плане. Например, внутри резольвера нет электроники, что и позволяет их использовать в более сложных условиях.

Как правило, резольверы в большинстве случаев можно заменить на энкодеры, но только при условии, что температура эксплуатации будет не ниже -40 и не больше +100 градусов.

Резольверы и их отличие от энкодеров

В приводной технике важной является задача получения точных скоростных и позиционных характеристик даже при небольших скоростях привода. Именно для решения таких задач, требующих повышенной точности и аккуратности измерения без запаздывания передачи данных,производители средств автоматики предлагают энкодеры с синусным выходом или резольверы. Эти приборы выдают два сигнала, смещенных друг относительно друга на 90 градусов (синус/косинус), при помощи которых можно получать информацию для осуществления длительного контроля характеристик.

Энкодеры с синусным выходом или резольверы, также как и инкрементальные энкодеры, имеют два периодических выходных сигнала, сдвинутых по фазе на 90°, но в отличие от инкрементальных энкодеров, выходные сигналы которых имеют прямоугольную форму, у таких энкодеров форма импульсов синусоидальная. Одному обороту вала может соответствовать выходной сигнал с одним периодом синусоиды как у вращающегося трансформатора (резольвера), или с несколькими периодами. Таким образом, по количеству периодов можно выполнить приближенную оценку положения вала, а по амплитуде в момент останова — более точную. Необходимыми условиями для достижения высокой точности при интерполяции синусоидального сигнала являются: малое число гармоник в выходном сигнале, одинаковая амплитуда синусоидального сигнала в каждом периоде, отсутствие постоянной составляющей на выходе и как можно более близкий к 90° сдвиг фаз по каналам.

Отличие энкодеров от резольверов в следующем:

1 Энкодеры создают импульсы, характеризующие движение за короткий промежуток времени. При подсчете этих импульсов можно найти расстояние (или скорость), а порядок чередования импульсов по двум каналам свидетельствует о направлении вращения. Резольверы генерируют последовательность синусоидальных и косинусоидальных волновых импульсов аналогового напряжения, которые характеризуют абсолютное положение за один оборот вала. Эти аналоговые сигналы обычно преобразуются в цифровые интерфейсной платой резольвера.

2. Энкодеры обычно питаются от источника напряжения постоянного тока, в то в время как обмотка резольвера возбуждается синусоидальной волной переменного тока, которую создает специальный источник питания резольвера, а он, в свою очередь, запитан от простого источника напряжения постоянного тока.

3. В отношении технического исполнения и монтажа энкодеры также отличаются от резольверов. Например, у энкодеров система электронного управления как правило встроена в корпус, что минимизирует работы по подключению, но ограничивает диапазон рабочих температур. Напротив, при создании системы управления с резольвером, источник питания резольвера и интерфейсную плату монтируют возле самого входного устройства. Это требует дополнительных трудозатрат и места для подключения, однако позволяет эксплуатировать резольвер в среде с повышенной температурой. В приводных системах энкодеры всегда можно устанавливать вместо резольверов при условии, что температура среды эксплуатации находится в пределах от -40 ºС до +100 ºС и входное устройство способно принимать сигналы энкодера. Практически, все современные приводы переменного и постоянного тока допускают использование энкодеров в линии обратной связи, и лишь для небольшой части из них можно применять резольверы.

Основные типоразмеры и характеристики серии RE

МодельВысота L, ммДиаметр статора наружный D, ммДиаметр статора внутренний d1, ммДиаметр полого вала ротора d2, ммМаксимальная скорость, оборотов в мин.Точность, угл. мин
RE2010182010418000060
RE3620203620109500060
RE5032205032206000060
RE7557227557463000060

res_sch.png

Рис.2 Изображение резольвера серии RE в разрезе

Условия эксплуатации

Temp-icon-big.pngShock-icon-big.png
-60ºС..+200ºС10 9 рад20g10Гц < f < 500Гц, 10g

Области применения

  • Приводная техника
  • Станки c ЧПУ
  • Промышленные роботы
  • Системы слежения и контроля
  • Системы неразрушающего контроля
  • Транспорт

Документация

Техническая документация на RE2010
Техническая документация на RE3620
Техническая документация на RE5032
Техническая документация на RE7557

В случае, если необходима дополнительная консультация по продукции, наши технические специалисты постараются помочь вам решить возникшие вопросы. Для этого необходимо связаться с менеджером по продукции Micronor, либо оставить заявку на сайте в разделе Запрос решения.

Датчики положения в нашем каталоге

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.

Статьи сигнал резольвера.png

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.

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.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий