Резольвер принцип: в качестве сигнала резольвер на выходе выдаёт напряжения, генерируемуемые по форме и частоте соответствующие сигналу Vref, а по амплитуде и фазе сигнала имеют зависимость от угла положения ротора. Порядок синусных и косинусных волновых импульсов аналогового напряжения дают возможность узнать абсолютное положение вала в рамках одного оборота в промежутке между 0 и 360 градусами для однопараполюсных резольверов. Используя полученную информацию возможно получить параметры направления, расстояния и скорости перемещения.
Число витков в обмотке косинуса и синуса (sin и cos) равнозначно. Различие между обмотками sin и cos состоит только в геометрическом расположении катушек. Они физически сдвинуты друг относительно друга на 90 электрических градуса. Для однопараполюсных резольверов физические и электрические градусы совпадают.
У двухполюсного резольвера измеряющая электроника может формировать сигнал нулевой метки – короткий импульс на один оборот резольвера. Данный импульс обычно определяет положение, при котором позиция внутри однооборотного счетчика позиции резольвера равна нолю. Поэтому двухполюсный резольвер может применяться как однооборотный кодер. Двухполюсные резольверы могут применяться для моторов с разнообразным количеством пар полюсов.
У многополюсного резольвера число пар полюсов мотора и резольвера всегда одно и то же. Разрешение многополюсных резольверов выше, чем у двухполюсных резольверов.
Работа резольвера: резольверы используют в работе принцип синусно-косинусного трансформатора, осуществляющего вращение.
Изменения напряжений обмоток резольвера, для разных углов поворота, изменяется в соответствии с функциями косинуса и синуса
В целях передачи питания на обмотоки возбуждения резольверов применяется синусоидальное напряжение переменного тока (Vref).
Так как принимаемое от выходных обмоток резольвера качество и уровень сигналов вполне достаточны для их надёжного удалённого приёма и обработки, то в корпус резольвера не устанавливается дополнительная электроника. Без электронных компонентов резольверы можно применять в широком спектре температур.
Наша компания занимается ремонтом энкодеров резольверов более 15 лет. За это время был полностью изучен принцип работы резольверов. Богатый опыт, в этом направлении, помогает нам разрабатывать схемы управления и диагностики для всевозможных проверок резольверов после ремонта. Как происходит установка резольверов на двигатели Вы можете перейдя по ссылке:
Резольвер принцип работы.
При работе резольвера, в пределах одного, полного оборота ротора, форма амплитуд ЭДС вторичных обмоток резольвера однозначно(!) характеризует угол поворота ротора. Данное утверждение верно только для резольверов с одной парой полюсов. Именно поэтому однопараполюсные резольверы наиболее рапостранены. Это основное значение в функционировании датчика обратной связи двигателя и его краткое описание принципа работы. Такой датчик, конструктивно, очень похож на двигатель с возбуждаемым (переменным током) ротором. Например резольвер resolver TS2651N141E78 производства TAMAGAWA.
Описание работы резольвера ts2651n141e78
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:
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.
Резольверы. Их назначение и основные отличия от энкодеров
Резольвером, в электротехнике, принято называть электрическую микромашину переменного тока предназначенную для преобразования углового положения её ротора, в электрическое напряжение, амплитуда которого, при изменениях угла поворота, чаще всего меняется по законам функций синус и косинус, или пропорционально. Резольверы работают по принципу синусно-косинусного вращающегося трансформатора, сокращённо СКВТ.
Механическое соединение, например, при помощи муфты, вала ротора резольвера с каким-либо другим валом (валом электродвигателя), даёт возможность определять текущее угловое положение последнего, а также получать информацию о скорости вращения и количестве выполненных оборотов. Поэтому резольверы достаточно широко используют в качестве датчиков по скорости и положению в приводной технике и системах ЧПУ, хотя и далеко не так часто как, например энкодеры (фотоимпульсные датчики). Достаточно хорошо отработанная технология производства резольверов, с высокими техническими характеристиками, и интерфейсных плат для связи с ними, по-прежнему делает этот датчик востребованным в различных отраслях деятельности человека, особенно там, где имеют место тяжёлые условия эксплуатации. Отсутствие электронных компонентов в самом корпусе датчика (резольвера), позволяет применять его в более широких температурных диапазонах, чем например энкодеры. Поэтому, а также и по ряду других причин, многие фирмы, в том числе и хорошо известные (как например “Siemens”), продолжают широко применять резольверы.
Упрощённая функциональная схема управления электродвигателем с использованием резольвера в качестве датчика обратной связи, изображена на рисунке ниже:
Как показано на рисунке, 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:
Не смотря на то, что области применения и выполняемые функции резольверами и фотоимпульсными датчиками (энкодерами и кодовыми датчиками) практически идентичны, по принципу работы это различные устройства. Основные три отличия:
Схема оцифровки сигналов резольвера довольно сложная (рисунок ниже), что не может быть плюсом. Поэтому, и не только, стоит ещё раз напомнить, что лишь в небольшой части современных приводов переменного и постоянного тока в линии обратной связи возможно применение резольверов, в остальном же применяются, в большей мере, энкодеры. Функциональная схема преобразования выходных аналоговых сигналов резольвера в цифровой, “положение в бит” показана ниже:
Micronor – широко известный в мире производитель оптических и электромеханических датчиков. Одним из направлений производства продукции Micronor являются резольверы.
Резольвер (Resolver) – это точный и надежный абсолютный датчик положения, работающий по принципу синусно-косинусного вращающегося трансформатора. Резольверы предназначены для преобразования углового положения ротора, в электрическое напряжение, амплитуда которого, при изменениях угла поворота, чаще всего меняется пропорционально синусу или косинусу угла поворота.
Механическое соединение, например, при помощи муфты, вала ротора резольвера с каким-либо другим валом (валом электродвигателя), даёт возможность определять текущее угловое положение последнего, а также получать информацию о скорости вращения и количестве выполненных оборотов. Поэтому резольверы достаточно широко используют в качестве датчиков скорости и положения в приводной технике.
Рис. 1 Схема обмоток резольвера
Связь системы управления с резольвером осуществляется при помощи специальной интерфейсной платы, которая может выполняться как отдельный выносной блок или может быть вмонтированной непосредственно в систему управления.
Надежная технология производства резольверов делает этот датчик востребованным в различных отраслях деятельности человека, особенно там, где имеют место тяжёлые условия эксплуатации. Отсутствие электронных компонентов в самом корпусе датчика (резольвера), позволяет применять его в более широких температурных диапазонах, чем например, энкодеры. Наличие полого вала упрощает прокладку кабелей.
Рис. 2 Пример формирования синусоидального сигнала зависимости изменения напряжения на обмотках статора от угла поворота ротора.
Резольверы с полым валом серии RE
Основные типоразмеры и характеристики серии RE
Модель
Высота L, мм
Диаметр статора наружный D, мм
Диаметр статора внутренний d1, мм
Диаметр полого вала ротора d2, мм
Максимальная скорость, оборотов в мин.
Точность, угл. мин
RE2010
18
20
10
4
180000
60
RE3620
20
36
20
10
95000
60
RE5032
20
50
32
20
60000
60
RE7557
22
75
57
46
30000
60
Рис.2 Изображение резольвера серии RE в разрезе
Условия эксплуатации
10Гц Области применения
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.
Преобразователь резольвера преобразует вращение ротора в электрически измеряемую и передаваемую величину; ответный приемник преобразует эту электрическую величину обратно в механическую величину. Сигнал скорости может быть получен из выходного сигнала. Вращательное движение приемника резольвера синхронно с вращением энкодера резольвера, как если бы оси обоих резольверов были механически связаны друг с другом (например, с помощью гибкого вала ).
Содержание
сказка
Построение индуктивных резольверов
ротор
В простейшем случае ротор представляет собой сердечник в форме гантели, часто с одной обмоткой или с двумя обмотками, соединенными последовательно. Края полюсов закруглены, так что у них есть только узкий воздушный зазор по отношению к статору. В корпус ротора запрессована ось, на которой размещены контактные кольца для питания ротора, шариковые подшипники, а также шестерни или стрелки часового типа. Обмотки ротора равномерно вставляются в пазы профиля сердечника ротора. Ширина краев полюсов может быть более или менее выраженной. Часто в приемнике резольвера используется более сильная форма кромок полюсов, чем в кодировщике резольвера.
Если к ротору прикреплено более одной катушки, сердечник должен иметь соответственно больше краев полюсов: с дифференциальными детекторами обмотки на роторе и статоре состоят из трех однофазных обмоток, которые смещены на 120 ° и соединены в звезду. С детекторами функций количество обмоток на роторе или статоре может различаться, они подключены в соответствии с их функцией и количеством, например, повернуты на 90 ° в соответствии с их функцией. Роторы электрически связаны через контактные кольца или обмотки трансформатора с магнитной развязкой.
статор
функциональность
В других катушках резольвера, не запитанных в первую очередь, индуцируется вторичное напряжение, зависящее от угла к этой питаемой катушке. Обычно они прикреплены к статору. Кривые напряжения на обмотках статора практически совпадают по фазе с напряжением возбуждения обмотки ротора и различаются по амплитуде, которая зависит от синуса угла между обмотками ротора и статора:
Почти каждый резольвер может использоваться как кодировщик резолвера, так и как приемник резолвера. На практике, однако, для использования в качестве кодеров резольвера предназначены специальные устройства, которые, например, обеспечивают более высокий ток в линиях, чтобы иметь возможность управлять несколькими приемниками резолвера, установленными в разных местах. К точности поворотного приемника сигнала часто предъявляются повышенные требования. При резервном напряжении 110 В при 50 Гц максимальное вторичное напряжение составляет около 50 В. Мощность питания резольвера зависит от количества приемников резольвера, которые могут быть подключены, и обычно составляет от 2 до 20 Вт. Точность передачи угла может достигать нескольких угловых секунд.
Так называемые бесщеточные резольверы производятся для сокращения затрат на техническое обслуживание. Они могут передавать резервное напряжение на ротор с помощью трансформатора. Другая возможность состоит в том, что напряжение поддержки передается через постоянно соединенные и слегка подвижные кабели. Такое приложение полезно для угловой передачи периодического поворотного движения. Здесь необходимо механически предотвратить вращение более чем на 360 °.
Решающим недостатком поворотных систем отчетности является то, что их функция основана на протекании тока и что они не могут преодолевать большие расстояния с помощью как минимум пяти токоведущих линий. На практике здесь в основном достигаются расстояния от 500 до 1000 м.
Направление вращения резольвера определяется по боковой стороне соединительных клемм. Если оси ротора энкодера резольвера и приемника резольвера находятся на одной линии и соединения выполнены одинаково, направление вращения в этой системе будет одинаковым: однако другое направление взгляда на соединительные клеммы приводит к очевидному изменению направления вращения.
По механическим причинам резольвер может быть установлен против часовой стрелки на системе, вращающейся по часовой стрелке. В этом случае направление вращения изменяется электрически. Замена двух соединений обмоток статора в любой точке системы меняет направление вращения роторного приемника.
Системы разрешения
Существует два основных возможных использования резолверов: управление удаленным отображением или работа индикатора для системы, которая передает только небольшие силы и имеет только функцию отображения; и работа трансформатора, в которой можно перемещать большие грузы, такие как антенны весом в несколько тонн, рули кораблей или целые системы вооружения. В индикаторном режиме опорный угол легко устанавливается механически, поворачивая указатель на оси ротора. Роторы датчика резольвера и приемника резольвера направлены примерно под одним углом к соответствующему статору. В приложениях, связанных с работой от трансформатора, ротор приемника резольвера обычно поворачивается на 90 ° по отношению к ротору резольвера. Вместо приложения резервного напряжения к ротору поворотного приемника сигнала, напряжение ошибки Uf снимается, обрабатывается электронно и используется в электромеханической схеме управления для отслеживания до заданного угла.
Одноканальные системы разрешения
Одноканальные резольверные системы используют только один резольвер и могут управлять одним или несколькими приемниками резольвера, расположенными в разных местах. При использовании нескольких приемников резольвера кодировщик резольвера должен обеспечивать питание этого количества приемников на сигнальных линиях. Поэтому резольвер обычно больше, чем приемник. Точность одноканальных резольверных систем находится в диапазоне около одного градуса.
Работа удаленного дисплея
Обмотки статора и ротора подключаются параллельно соответствующим обмоткам на противоположной стороне, для чего требуется пять проводов. Если углы поворота передатчика и приемника совпадают, в соответствующих обмотках статора индуцируются одинаковые напряжения, и ток не течет.
В случае, если углы поворота на обоих роторах не одинаковы, индуцированные напряжения в обмотках не одинаковы и протекает компенсационный ток в зависимости от комплексного сопротивления цепи обмотки и разности напряжений. Эти токи генерируют магнитные потоки в обмотках приемника резольвера, которые противодействуют магнитному потоку обмотки возбуждения статора. Это создает синхронизированный крутящий момент, который вращает ротор приемника резольвера в направлении и до момента времени, пока угловое положение кодировщика резольвера и приемника резольвера снова не станет одинаковым. Это означает, что индуцированные напряжения одинаковы и компенсационный ток больше не может течь; отображается правильный угол.
При вращении оси резольвера с постоянной угловой скоростью ось резольвера будет вращаться с той же скоростью. Однако возникает остаточная ошибка, поскольку механическая нагрузка на ротор приемника поворотного сигнала противодействует вращению.
Эта простая форма системы регистрации скорости подходит только для малых моментов нагрузки, например, для стрелок приборов или шкал измерительных устройств. Регулировка осуществляется механически путем поворота элемента индикации на оси ротора приемника поворотного сигнала. Электрическое согласование не требуется.
Работа трансформатора с отслеживанием серводвигателем
Ограниченное усилие срабатывания индикаторной цепи можно увеличить с помощью серводвигателя. В такой системе датчик резольвера также возбуждается через ротор, а приемник резольвера только на стороне статора сигналами от датчика резольвера. Магнитное поле в приемнике резольвера выравнивается так же, как и в кодировщике резольвера. На ротор поворотного приемника сигнала возникает синусоидальное напряжение с частотой возбуждения и синусоидальной амплитудой, зависящей от разницы углов поворота. Рабочая точка находится на одном из нулевых пересечений амплитуды и повернута на 90 °. Усиленное напряжение ошибки подается на серводвигатель. В системах, которые должны были перемещать очень большие антенны весом в несколько тонн, использовались электродвижущие усилители : мощный асинхронный электродвигатель приводил в действие генератор, на обмотку которого подавалось напряжение повреждения. Приводные двигатели антенны работали как нагрузка на этот генератор, который энергично поворачивал его до угла, при котором напряжение ошибки имеет минимальное значение.
На практике системы разрешения при работе с трансформатором легче настроить, если при угле ошибки, равном нулю, выходное напряжение вместо максимального значения также равно нулю. Поэтому нулевое положение приемника резольвера (в отличие от принципа индикатора) определяется таким образом, что обмотки статора приемника резольвера должны быть смещены на 90 ° к обмоткам статора приемника резольвера.
Работа трансформатора без слежения
Приложение для передачи угловой скорости
Двухканальные системы разрешения
С помощью двухканальной системы крутящего момента (грубый канал и тонкий канал) точность последующей системы может быть значительно улучшена. Два канала резольверных систем соединены высокоточным редуктором с передаточным отношением 1:25 или 1:36. Грубый канал реагирует на большую разницу углов, тонкий канал работает в области небольших угловых разностей. Обычно следующая система работает только с точным каналом и, таким образом, обеспечивает большую точность. В этой трансмиссии, например, точность повышается за счет предотвращения люфта между шестернями за счет использования двух одинаковых шестерен. Один из них прочно прикреплен к валу, а второй свободно прилегает к неподвижной шестерне. Обе шестерни раздвинуты друг от друга посредством сильной пружины, плотно прилегают слева и справа от противоположного зуба и, таким образом, предотвращают люфт между шестернями трансмиссии.
Серводвигатель либо получает сумму двух напряжений ошибки каналов, либо канал грубой очистки включается только при превышении порогового значения (например, если угловая ошибка больше 3 °). Если положение неоднозначно, эта нулевая точка тонкого канала перекрывается грубым каналом, и система ведет через грубый канал к правильной нулевой точке тонкого канала. При четном передаточном числе (1:36) кажущийся ноль создается при 180 ° с нестабильной нулевой точкой грубого канала (нестабильный: отклонение от нуля приводит к регулированию, которое ведет от нуля) и стабильной нулевой точкой точного канала (стабильный: отклонение от нуля приводит к в сторону регулирования к нулю). В целом, система могла работать только с неправильным нулем, управляемым точным каналом, если напряжение ошибки слишком мало в течение длительного времени для включения грубого канала. Чтобы подавить эту нулевую точку, постоянное небольшое переменное напряжение добавляется по фазе к напряжению грубого канала. Это приводит к смещению этой нулевой точки грубого канала, которая теперь больше не соответствует устойчивой кажущейся нулевой точке тонкого канала. Поэтому следующая система больше не может подстраиваться под этот неправильный угол.
В высокоточных системах дополнительно используется тахогенератор в схеме приемника сообщений о вращении, который измеряет скорость вращения последующей системы, преобразует в напряжение, пропорциональное скорости вращения, и тем самым регулирует коэффициент усиления усилителя напряжения ошибки сервосистемы. С помощью такой схемы предотвращается возможное проскальзывание системы и обеспечивается равномерное отслеживание заданного угла.
Трехканальные системы разрешения
Для очень дальних систем вооружения и без того высокой точности двухканальных поворотных систем донесения было недостаточно. Угловая точность может быть увеличена за счет использования третьей скорости вращения. Обычные соотношения числа оборотов в отдельных каналах были 1: 1, 1:36 и 1: 180 или 1: 360, а также 1: 1, 1:18 и 1: 648.
Дифференциальный резольвер
Решатель функций
Приложения
Системы разрешения используются или использовались для:
