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.

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:

1. Энкодеры и кодовые датчики являются оптоэлектрическими приборами, для их питания применяется напряжение постоянного тока. Резольверы являются электрическими машинами переменного тока, для питания их обмоток возбуждения используют переменное синусоидальное напряжение.
2. 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.

3. В отличии 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.

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:

Источник: http://elenergi.ru/rezolvery-ix-naznachenie-i-osnovnye-otlichiya-ot-enkoderov.html