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:
- 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.
- 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.
- 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:
