Resolvers在恶劣环境中跟踪运动

简单的施工和模拟设计为高可靠性系统提供精确，可靠的反馈。

运动系统可以具有世界上最好的组件，但是没有反馈，它永远无法提供运动控制应用通常需要的准确性，重复性和分辨率。多年来，光学和磁性编码器一直是用于位置反馈的转储解决方案，但它们对所有情况都没有有效。特别是在恶劣环境或高可靠性应用的情况下，解析器可以提供更好的选择。

拆分器设计为旋转位置传感器，能够监控用于角度位置，方向和速度的电动机或致动器轴。它们是没有板载电子器件的模拟设备，这使得它们既简单又坚固。

基本设计由连接到轴的参考线圈（转子）组成，所述轴被监视，并且一对固定定子线圈彼此正交并且被指定为正弦和余弦线圈（参见图1）。转子线圈可以通过刷子连接到移动轴，或者更常见，横跨气隙耦合。我们可以将电感耦合或无刷设计视为旋转变压器。

如果我们激发转子线圈，请通过以下方式提供交流参考电压VR：

在哪里W._R.是励磁频率，参考电压电感耦合到定子线圈。这诱导了相应的正弦和余弦电压V._S.（T.） 和V._C（T.）， 分别：

在哪里K.是输出电压的转换率与输入电压和问：表示转子相对于原始位置的角度。我们可以解决问：作为：

换句话说，对角位置的求解是拍摄定子产生的两个电压的圆形的简单。

由于解析器是模拟设备，因此理论上是提供无限分辨率，以及高度线性性能。也就是说，为了实际目的，需要将模拟信号转换为数字输出，以便提取位置信息。因此，旋转变压器的分辨率实际上是通过询问器中的模数转换器的分辨率的分辨率驱动，通常电弧分钟，尽管可以通过超采样的技术改进性能。

基本的旋转变压器设计为输入轴提供了360°旋转的绝对角位置。虽然这是一个强大的特点，但它有限。对于较长的行程，包括具有线性致动器的运动系统，可以将旋转变压器与引入减速率的齿轮系组合，使得旋转变压器轴的单个旋转对应于被监测的轴的多个转弯。当然，低或零间隙齿轮的选择对于最佳准确性至关重要。

或者，可以在主从配置中组合两个分辨率，以提供一种绝对传感器，能够在几百个转弯范围内测量。在128圈的配置中，例如，一个旋转变压器将齿轮齿轮用127齿具有127齿，另一个旋转器有128齿 - 一个旋转变压器倾向于从另一个旋转变压器延迟，相位智。通过读取两个传感器的位置，系统可以确定转弯轴占据的转弯和哪个位置;128转后，它们都返回到零。“通过这种配置，我可以告诉您轴在27.555圈上，”Micronor Inc.的总裁和创始人罗伯特Rickenbach说：“微路线Inc.的主席和创始人”他们非常准确，他们不需要在一开始就被引用，因为他们在一起时自然是真正的绝对绝对。几乎没有什么是优雅的，因为主奴隶的解析器设置，用于跟踪多转型位置。“

腐败师，尤其是无刷的腐败师，可以非常强大。该设计非常简单，包括电线，轴承，润滑剂和壳体。通过适当的材料选择，旋转变压器可容忍包括宽温度波动，污染和冲击和振动的极端和挑战性的环境。“几乎没有任何东西可以影响磁耦合，”Rickenbach说。“只要轴承保持稳定，解析器就不会失败。”

虽然装置包括导体，但它们仍然可以在相对高水平的EMI下有效地运行。用于激发转子的AC信号通常为2kHz至10kHz，并且在整个系统中不会变化。换句话说，如果我们用5 kHz参考信号激发转子，则来自定子的输出信号在频率上不会改变，仅在幅度中。结果，应用窄带滤波器可以消除大部分干扰而不影响器件的结果。

位于控制器100英尺范围内时，Resolvers倾向于最佳工作。为了最大化距离，设计人员需要注意避免将EMI或静电放电耦合到电子设备中，根据需要选择合适的屏蔽电缆和过滤信号。这些方法可用于最大化运行，但它们会增加成本，这可能是某些应用程序的问题。

选择具有正确变换率的旋转变压器也很重要。典型的变换比率范围为0.1到1.0，大多数常见值为0.5和1.设计工程师需要考虑输入信号电压，距离和布线损耗，使转子输入和定子输出信号具有足够的幅度，以确保正确的信号 - 到- 不良配给和准确的A / D转换。

rollevers在合适的应用程序中可能非常成功，但不适用于所有用途。该装置涉及大量的金属，因此它们并不适合对质量和惯性敏感的应用。这些成本也可以很高，尽管通常源于涉及六根屏蔽电线的配件，而不是旋转变压器本身。

陷阱
根据Micronor的技术销售经理Dennis Horwitz称，一个常见的缺陷正在混合定子的布线。虽然有一个颜色码约定，但大多数解析器制造商，都有异常。用户需要确保正确识别正弦（S1和S3）和余弦（S2和S4），以避免问题。如果在安装期间翻转正弦定子的布线，例如，它将反转信号的极性，使得旋转变压器返回指示在机械运动的相反方向上的移动。要校正向方向，简单地反转S1和S3正弦引线。

涉及解析器时，用户有一系列选择。除了我们一直在讨论的轴上的拆分器外，还有无框架的拆分器，可作为单独的转子和定子交付。转子安装在被监视的部件的轴上，并且定子安装在壳体上。挑战包括适当的机械对准，以最小化用完，选择与环境条件兼容的环氧树脂，并选择正确类型的安装。无框架版本倾向于将OEM组件融入电机和发动机，而不是例如在印刷机或包装线的设计中。

由于购买标准的轴设计而不是从头开始，这些系统集成商可能最好地提供其设计中的一些分辨率。制造商可以通过选择布线，轴承，润滑剂和外壳的特定环境来定制这些组件，释放系统集成商以获得最佳性能，而无需处理安装旋转变压器的复杂性和机械性能。

解析器是集成系统的一部分的事实提出了额外的挑战。简单地指定解析器是不够的，它必须耦合到被测设备，以便从外部应力隔离旋转变压器。“安装旋转传感器是艺术，”Rickenbach说。“人们可以挑选一个高度准确的旋转变压器，但随后将其耦合到机器上，通过机械地没有正确定位轴承，在轴承上施加高负荷，不使用灵活耦合。最初它有效，但而不是持续10年，而不是持久，它在一年后休息了。“

在谈到位置反馈时，设计团队具有各种选择，可从绝对和增量的光学和磁性编码器，光纤编码器到解析器的光纤编码器。与大多数事情在运动控制中一样，没有一个正确的答案。“对于每种类型的传感器，有一个应用程序的应用程序比其他应用程序更有意义，”Horwitz说。“但如果传感器将安装在恶劣的环境中，那么那就是解析器可能会去的地方。”