كيف يعمل حل التردد المتغير؟

في عالم السيطرة على الحركة واستشعار المواقف ، تلعب حلول الإرجاع المتغير دورًا حاسمًا. تُستخدم هذه المستشعرات على نطاق واسع في أتمتة الصناعية ، والفضاء ، والروبوتات ، والتطبيقات للسيارات بسبب موثوقيتها ودقتها وقدرتها على العمل في البيئات القاسية. ال تشتهر VR Resolver بقدرتها على توفير ملاحظات دقيقة للموضع في الأنظمة الكهروميكانيكية.

ستوفر هذه المقالة استكشافًا متعمقًا لحل التردد المتغير ومبادئ العمل والتطبيقات والفوائد. سنقارنها أيضًا بأنواع أخرى من المحللين والتشفير لفهم مزاياه في مختلف الصناعات.

ما هو التردد المتغير؟

قبل الغوص في تفاصيل حل تردد متغير ، من الضروري فهم مفهوم الإحجام المتغير نفسه.

تعريف التردد

التردد ، في الهندسة الكهربائية ، هو معارضة تدفق التدفق المغناطيسي في دائرة مغناطيسية. يشبه المقاومة الكهربائية في دائرة كهربائية. صيغة التردد (R) هي:

ص = ل/μA

أين:

• L هو طول المسار المغناطيسي ،

• μ هي نفاذية المادة ،

• أ هي منطقة المسار المستعرض.

مفهوم التردد المتغير

في نظام تردد متغير ، يتغير تردد الدائرة المغناطيسية بشكل ديناميكي بناءً على موضع مكون متحرك (عادةً دوار). يتم استخدام هذا التغيير في التردد لإنشاء إشارات توفر معلومات حول الموضع أو السرعة.

ما هو حل التردد المتغير؟

يعد حل التردد المتغير (Resolver) هو مستشعر كهروميكانيكي يحول الموضع الزاوي إلى إشارات كهربائية. تعمل بناءً على مبدأ التردد المغناطيسي المتغير ، حيث تقوم محاذاة الدوار والثابت بتعديل التدفق المغناطيسي ، مما يؤدي إلى تحفيز إشارات الجهد التي يمكن معالجتها لتحديد الموضع الزاوي.

المكونات الرئيسية لمحلل VR

يتكون محلل VR من المكونات الرئيسية التالية:

• الجزء الثابت: يحتوي على لفائف متعددة مرتبة في نمط معين.

• الدوار: هيكل مسنن يغير التردد المغناطيسي أثناء تدويره.

• ملف الإثارة: يوفر إشارة الإثارة الحالية (AC) بالتناوب.

• لفات الإخراج: التقاط إشارات الجهد المستحث ، والتي تختلف حسب موضع الدوار.

مقارنة مع حلول أخرى

كيف يعمل حل التردد المتغير؟

يعمل حل التردد المتغير عن طريق اكتشاف التغييرات في التردد المغناطيسي مع تحرك الدوار. إليك تفاصيل خطوة بخطوة لمبدأ العمل الخاص بها:

1. توليد إشارة الإثارة

يتم تطبيق إشارة الإثارة التيار المتناوب (AC) على اللف الأساسي للثابت. تولد إشارة التيار المتردد هذه مجالًا مغناطيسيًا متذبذبًا في النظام.

2. تباين التدفق المغناطيسي

أثناء تحول الدوار ، يغير هيكله المسنن مسار التدفق المغناطيسي. عندما تتماشى أسنان الدوار مع أعمدة الجزء الثابت ، يتم تقليل الإحجام ، مما يؤدي إلى اقتران مغناطيسي أقوى. على العكس ، عندما يزداد الإحجام ، يزيد من الإحجام ، يضعف الاقتران.

3. الجهد المستحث في اللفات الثانوية

يؤدي التدفق المغناطيسي المتغير إلى الجهد في لفات الخرج الثانوية. تعتمد سعة هذه الإشارات على موضع الدوار. من خلال تحليل هذه الإشارات ، يمكن تحديد الموضع الزاوي للدوار بدقة عالية.

4. معالجة الإشارة

تتم معالجة أشكال الموجات الجهد المستحثة باستخدام دوائر إزالة التشكيل أو معالجات الإشارات الرقمية لاستخراج معلومات الموضع. عادةً ما يكون الناتج في شكل إشارات جيب التمام وجيب التمام ، مما يتيح الحسابات الزاوية الدقيقة.

التمثيل الرياضي

فولتية الإخراج V _s و V _{C على النحو التالي:} يمكن التعبير عن

v _s= v _m sin (θ)

v _c = v _m cos (θ)

أين:

• V _M  هو الحد الأقصى للجهد ،

• θ هي زاوية الدوار.

عن طريق حساب نسبة هذه الإشارات ، يمكن تحديد الموضع الزاوي الدقيق باستخدام وظيفة الظل العكسي:

θ = tan ⁻¹ (v _s/v _c )

تطبيقات حل التردد المتغير

يستخدم Resolver VR على نطاق واسع في مختلف التطبيقات عالية الدقة بسبب متانة وموثوقيتها. تشمل بعض التطبيقات الرئيسية:

1. الفضاء والدفاع

• المستخدمة في أنظمة التحكم في الطائرات لتحديد موقع دقيق لأسطح التحكم.

• مدمجة في أنظمة إرشاد الصواريخ للتحكم الدقيق في المسار.

• يعمل في أنظمة الملاحة من الدرجة العسكرية.

2. الأتمتة الصناعية

• تستخدم في الأسلحة الآلية للتحكم الدقيق للحركة.

• مدمجة في آلات CNC لتحديد موقع الأدوات الدقيقة.

• تم تطبيقه في أنظمة حزام النقل للسرعة وملاحظات الموضع.

3. صناعة السيارات

• ضروري لأنظمة التوجيه الكهربائي (EPS).

• تستخدم في السيارات الهجينة والكهربائية لاستشعار الموضع المحرك.

• مدمجة في أنظمة الفرامل المضادة للانغلاق (ABS) للكشف عن سرعة العجلات.

4. الطاقة المتجددة

• تستخدم في توربينات الرياح لاستشعار موضع الدوار.

• المطبق في أنظمة التتبع الشمسي للتحكم في اتجاه اللوحة.

5. المعدات الطبية

• تستخدم في آلات التصوير بالرنين المغناطيسي للتحكم في حركة الدقة.

• مدمجة في النظم الجراحية الآلية لتحسين الدقة.

مزايا Resolver VR على أجهزة استشعار أخرى

خاتمة

ال يعد حل التردد المتغير مكونًا حاسمًا في تطبيقات التحكم في الحركة الحديثة وتطبيقات استشعار الموضع. إن قدرتها على العمل في البيئات القاسية ، ومقاومة التداخل الكهرومغناطيسي ، وتوفير ملاحظات دقيقة تجعلها خيارًا مثاليًا للصناعات مثل الفضاء والسيارات والأتمتة الصناعية.

بالمقارنة مع المشفرات البصرية وأجهزة استشعار الموضع الأخرى ، توفر Resolvers VR متانة وموثوقية فائقة ، مما يجعلها لا غنى عنها في التطبيقات الحرجة. مع تقدم التكنولوجيا ، يمكننا أن نتوقع المزيد من التحسينات في تصميم Resolver ، وتعزيز أدائها وتوسيع استخدامها في الصناعات الناشئة مثل السيارات الكهربائية وأنظمة الطاقة المتجددة.

الأسئلة الشائعة

1. ما هي الميزة الرئيسية لحل الإرجاع المتغير؟

تتمثل الميزة الرئيسية لحل الإرجاع المتغير في متانتها وموثوقيتها في البيئات القاسية. على عكس المشفرات البصرية ، فإنه مقاوم للغبار ، والتغيرات في درجة الحرارة ، والتداخل الكهرومغناطيسي.

2. كيف يقارن حل VR مع المشفر البصري؟

يكون حل VR أكثر قوة ويمكن أن يعمل في الظروف القاسية ، في حين يوفر المشفر البصري دقة ودقة أعلى ولكنه أكثر حساسية للعوامل البيئية.

3. هل يمكن استخدام محددات VR في السيارات الكهربائية؟

نعم ، يتم استخدام محددات VR بشكل شائع في السيارات الكهربائية لاستشعار الموضع المحرك ، مما يضمن التحكم الفعال والدقيق في محلات توليد الطاقة الكهربائية.

4. ما هي حدود حل VR؟

على الرغم من أن محلول VR توفر متانة ممتازة ، فقد يكون لها دقة أقل مقارنةً بالتشفير البصري المتطرف وتتطلب معالجة إشارة إضافية للكشف الدقيق للموضع.

5. كيف يختلف محلول VR عن حل استقرائي؟

يعمل حل VR استنادًا إلى التغييرات في التردد المغناطيسي ، بينما يعتمد حل الاستقرائي على اقتران المحول بين اللفات. توفر المرات الاستقرائية عمومًا دقة أعلى ولكن بتكلفة أعلى.