Resolver

Resolwer

Resolver (resolwer) – elektryczny czujnik kąta obrotu, jest rodzajem transformatora elektrycznego z obrotowym uzwojeniem wzbudzania lub obrotowym rdzeniem magnetycznym. Jest urządzeniem elektrycznym, bez elektroniki, uważany za urządzenie analogowe, ma elektroniczne i cyfrowe odpowiedniki.

Budowa i zasada działania

Zależność obwiedni sygnałów od kąta obrotu wału

Resolwer zawiera dwie stacjonarne cewki ustawione wokół wirnika prostopadle do siebie. Wirnik wytwarza dipolowe szybkozmienne pole magnetyczne wzbudzające prąd indukcyjny w cewkach stacjonarnych. Istnieje kilka rozwiązań stosowanych do wytwarzania zmiennego wirującego pola pola magnetycznego. Powszechnie stosowane jest rozwiązanie, w którym nieruchoma cewka zasilana prądem przemiennym wzbudza w cewce wirnika prąd przemienny. Określanie położenia wirnika dokonuje się poprzez porównanie faz sygnału w uzwojeniach wtórnych.

Uzwojenie wzbudzenia zasilane jest napięciem sinusoidalnym o pulsacji ω. Uzwojenia wtórne są przesunięte względem siebie o 90° elektrycznych. Pozycja wirnika θ determinuje wartość strumienia skojarzonego z uzwojeniami. Wytwarzane w uzwojeniach napięcie można wyrazić następującymi wzorami:

$U_{1}(t)=K\cdot V\cdot \sin(\omega t)\cdot \sin \theta$

$U_{2}(t)=K\cdot V\cdot \sin(\omega t)\cdot \cos \theta$

${\frac {U_{1}}{U_{2}}}={\frac {\sin \theta }{\cos \theta }}$

gdzie:

• V – amplituda napięcia wzbudzenia,
• K – przekładnia resolwera
• ω – pulsacja napięcia wzbudzenia,
• t – czas,
• θ – pozycja kątowa wirnika.

Sygnały napięć sinus i cosinus są sygnałami modulowanymi amplitudowo, a ich obwiednia zawiera informację o aktualnej pozycji kątowej wirnika. Stosunek sygnałów zależy tylko od kąta obrotu wirnika, a nie zależy od zmian prądu indukującego.

Resolwer reluktacyjny

W resolwerze reluktancyjnym (ang. Variable-Reluctance VR) wirnik nie jest walcem, zapewnia zmienną wielkość szczeliny powietrznej między stojanem a wirnikiem. Rdzeń stojana nie odbiega znacząco od konstrukcji rdzenia stojana maszyny z cewkami skupionymi. Uzwojenia wzbudzenia oraz wtórne (sinus i cosinus) nawijane są wspólnie w stojanie w specjalny sposób, z odpowiednią liczbą zwojów na każdym zębie rdzenia magnetycznego.

$N_{i}=N_{e}\cdot \cos((i-1)\cdot \pi )$

$N_{s}=N_{0}\cdot \sin((i-1)2\pi \cdot (p/Z)+\alpha )\cdot \cos((i-1)\cdot \pi )$

$N_{c}=N_{0}\cdot \cos((i-1)2\pi \cdot (p/Z)+\alpha )\cdot \cos((i-1)\cdot \pi )$

gdzie:

• i - nr zęba stojana,
• $N_{i},N_{s},N_{c}$ – liczba zwojów cewki wzbudzenia, sinus oraz cosinus na i-tym zębie stojana,
• $N_{e},N_{0}$ - wartości referencyjne liczby zwojów cewki wzbudzenia i cewek wtórnych,
• p - liczba biegunów wirnika,
• Z - liczba zębów stojana,
• α – wartość korekcyjna równa:
  • α = 0 dla Z0 = m·4 oraz m=1, 2, 3....
  • α = π/4, pozostałe wartości Z0,
• Z0 = Z/n0,
• n0 = najmniejszy wspólny dzielnik Z i p.

Zastosowania

Główną zaletą resolwerów jest ich wysoka odporność na warunki środowiskowe, natomiast wadą jest potrzeba stosowania skomplikowanego układu przetwarzania cyfrowego.

Resolwery są powszechnie stosowane w układach sterowania mechanicznego, na przykład do zliczania liczby obrotów podnośnika śrubowego w celu przesunięcia klap samolotu do określonego wysunięcia.

Zobacz też

• optyczny enkoder obrotowy