Vo svete riadenia pohybu a snímania polohy zohrávajú rozhodujúcu úlohu premenlivé reluktančné rozkladače. Tieto senzory sú široko používané v priemyselnej automatizácii, letectve, robotike a automobilových aplikáciách kvôli ich spoľahlivosti, presnosti a schopnosti fungovať v drsnom prostredí. The Rozkladač VR je známy svojou schopnosťou poskytovať presnú spätnú väzbu polohy v elektromechanických systémoch.
Tento článok poskytne hĺbkový prieskum prekladača premennej reluktancie, jeho pracovných princípov, aplikácií a výhod. Porovnáme ho aj s inými typmi resolverov a kódovačov, aby sme pochopili jeho výhody v rôznych odvetviach.
Čo je to variabilná reluktancia?
Predtým, ako sa ponoríme do špecifík premenlivého reluktančného resolvera, je nevyhnutné pochopiť samotný koncept premenlivej reluktancie.
Definícia váhavosti
Neochota je v elektrotechnike opozícia voči toku magnetického toku v magnetickom obvode. Je to analogické s elektrickým odporom v elektrickom obvode. Vzorec pre neochotu (R) je:
R=l/μA
kde:
l je dĺžka magnetickej dráhy,
μ je priepustnosť materiálu,
A je plocha prierezu cesty.
Variabilná váhavosť koncept
V systéme s premenlivou reluktanciou sa reluktancia magnetického obvodu dynamicky mení na základe polohy pohyblivého komponentu (typicky rotora). Táto zmena odporu sa používa na generovanie signálov, ktoré poskytujú informácie o polohe alebo rýchlosti.
Čo je to Variabilný Reluctance Resolver?
Rozkladač premennej reluktancie (VR resolver) je elektromechanický snímač, ktorý premieňa uhlovú polohu na elektrické signály. Funguje na princípe premenlivej magnetickej reluktancie, kde súososť rotora a statora moduluje magnetický tok, indukuje napäťové signály, ktoré je možné spracovať na určenie uhlovej polohy.
Kľúčové komponenty VR Resolveru
VR resolver pozostáva z nasledujúcich hlavných komponentov:
Stator: Obsahuje viacero vinutí usporiadaných do špecifického vzoru.
Rotor: Ozubená štruktúra, ktorá mení magnetickú reluktanciu, keď sa otáča.
Budiaca cievka: Poskytuje budiaci signál striedavého prúdu (AC).
Výstupné vinutia: Zachytáva signály indukovaného napätia, ktoré sa menia v závislosti od polohy rotora.
Porovnanie s inými rozlišovacími
| funkciami Resolver |
s premenlivým reluktančným rozlíšením |
Bezuhlíkový |
optický snímač |
| Prevádzkový princíp |
Magnetická reluktancia sa mení |
Transformátorová spojka |
Svetelné prerušenie |
| Trvanlivosť |
Vysoká (žiadne kefy) |
Vysoký |
Nižšia (citlivá na prach) |
| Presnosť |
Stredná až vysoká |
Vysoký |
Veľmi vysoká |
| Odolnosť voči životnému prostrediu |
Výborne |
Výborne |
Mierne |
| náklady |
Mierne |
Vyššie |
Líši sa |
Ako funguje analyzátor variabilnej váhavosti?
Rozkladač premennej reluktancie funguje tak, že zisťuje zmeny magnetickej reluktancie pri pohybe rotora. Tu je podrobný rozpis jeho princípu fungovania:
1. Generovanie budiaceho signálu
Na primárne vinutie statora sa privádza budiaci signál striedavého prúdu (AC). Tento striedavý signál generuje v systéme kolísavé magnetické pole.
2. Variácia magnetického toku
Ako sa rotor otáča, jeho ozubená štruktúra mení dráhu magnetického toku. Keď sú zuby rotora zarovnané s pólmi statora, reluktancia je minimalizovaná, čo vedie k silnejšej magnetickej väzbe. Naopak, pri nesprávnom nastavení sa zvyšuje neochota, čím sa spojka oslabuje.
3. Indukované napätie v sekundárnych vinutiach
Premenlivý magnetický tok indukuje napätie v sekundárnych výstupných vinutiach. Amplitúda týchto signálov závisí od polohy rotora. Analýzou týchto signálov je možné určiť uhlovú polohu rotora s vysokou presnosťou.
4. Spracovanie signálu
Indukované priebehy napätia sú spracované pomocou demodulačných obvodov alebo digitálnych signálových procesorov na extrakciu informácií o polohe. Výstup je zvyčajne vo forme sínusových a kosínusových signálov, čo umožňuje presné výpočty uhlov.
Matematické znázornenie
Výstupné napätie V s a Vc možno vyjadriť ako:
V s= V m sin (θ)
Vc ( = Vm cos θ)
kde:
Vm je maximálne napätie,
θ je uhol rotora.
Výpočtom pomeru týchto signálov možno určiť presnú uhlovú polohu pomocou funkcie inverznej tangenty:
θ=tan −1 (V s/ Vc )
Aplikácie Variable Reluctance Resolver
VR resolver je široko používaný v rôznych vysoko presných aplikáciách vďaka svojej robustnosti a spoľahlivosti. Niektoré z hlavných aplikácií zahŕňajú:
1. Letectvo a obrana
Používa sa v riadiacich systémoch lietadiel na presné polohovanie riadiacich plôch.
Integrované do systémov navádzania rakiet pre presné riadenie trajektórie.
Používa sa vo vojenských navigačných systémoch.
2. Priemyselná automatizácia
Používa sa v robotických ramenách na presné ovládanie pohybu.
Integrované do CNC strojov pre presné polohovanie nástroja.
Používa sa v systémoch dopravníkových pásov na spätnú väzbu o rýchlosti a polohe.
3. Automobilový priemysel
Nevyhnutné pre systémy elektrického posilňovača riadenia (EPS).
Používa sa v hybridných a elektrických vozidlách na snímanie polohy motora.
Integrované do protiblokovacieho brzdového systému (ABS) na detekciu rýchlosti kolies.
4. Obnoviteľná energia
5. Zdravotnícke vybavenie
Výhody VR Resolver oproti iným senzorom
| Funkcia |
VR Resolver |
Optický kódovač |
Hallovho efektu |
| Trvanlivosť |
Vysoký |
Nízka |
Mierne |
| Teplotná odolnosť |
Výborne |
Chudák |
Mierne |
| Odolnosť proti elektromagnetickému rušeniu |
Vysoký |
Nízka |
Mierne |
| Presnosť |
Vysoký |
Veľmi vysoká |
Nízka |
Záver
The premenlivý reluktančný resolver je kľúčovým komponentom v moderných aplikáciách riadenia pohybu a snímania polohy. Jeho schopnosť pracovať v extrémnych prostrediach, odolávať elektromagnetickému rušeniu a poskytovať presnú spätnú väzbu polohy z neho robí ideálnu voľbu pre priemyselné odvetvia, ako je letecký priemysel, automobilový priemysel a priemyselná automatizácia.
V porovnaní s optickými enkodérmi a inými snímačmi polohy ponúkajú VR resolvery vynikajúcu odolnosť a spoľahlivosť, vďaka čomu sú nevyhnutné v kritických aplikáciách. Ako technológia napreduje, môžeme očakávať ďalšie vylepšenia dizajnu resolverov, zvýšenie ich výkonu a rozšírenie ich využitia v rozvíjajúcich sa odvetviach, ako sú elektrické vozidlá a systémy obnoviteľnej energie.
Časté otázky
1. Aká je hlavná výhoda rozkladača variabilnej reluktancie?
Hlavnou výhodou premenlivého reluktančného resolvera je jeho odolnosť a spoľahlivosť v drsnom prostredí. Na rozdiel od optických kódovačov je odolný voči prachu, teplotným zmenám a elektromagnetickému rušeniu.
2. Ako je na tom VR resolver v porovnaní s optickým kodérom?
Rozkladač VR je robustnejší a môže pracovať v extrémnych podmienkach, zatiaľ čo optický kódovač poskytuje vyššie rozlíšenie a presnosť, ale je citlivejší na faktory prostredia.
3. Môžu byť VR resolvery použité v elektrických vozidlách?
Áno, VR resolvery sa bežne používajú v elektrických vozidlách na snímanie polohy motora, čím zabezpečujú efektívne a presné riadenie elektrických pohonných jednotiek.
4. Aké sú obmedzenia VR resolvera?
Zatiaľ čo rozkladače VR ponúkajú vynikajúcu odolnosť, môžu mať nižšie rozlíšenie v porovnaní so špičkovými optickými kódovačmi a vyžadujú dodatočné spracovanie signálu na presnú detekciu polohy.
5. Čím sa líši VR resolver od indukčného resolvera?
Rozkladač VR funguje na základe zmien magnetickej reluktancie, zatiaľ čo indukčný rozkladač sa spolieha na spojenie transformátora medzi vinutiami. Indukčné rozkladače vo všeobecnosti ponúkajú vyššiu presnosť, ale za vyššiu cenu.
