旋轉變壓器是編碼器的一種,是測量旋轉角度的傳感器。在檢測旋轉角度的設備中,利用電磁感應讀取磁場變化并檢測旋轉角度的設備稱為旋轉變壓器。旋轉變壓器讀取的旋轉信息作為電信號輸出,該電信號可以反饋到旋轉變壓器所連接的旋轉設備。
旋轉變壓器的使用
旋轉變壓器主要用于工業設備。您不會在白色家電或商業場所看到它們。測量旋轉角度的主要對象是伺服電機。
為了使伺服電機準確運行,需要檢測電機的轉速并提供反饋。使用此類伺服電機進行高精度定位時,需要組合使用旋轉變壓器。
近年來,它可能會用于電動汽車。它可應用于電動汽車的驅動控制和電動助力轉向,實現先進的電機控制。旋轉變壓器能夠實現節能和精確控制,因此在汽車中越來越受歡迎。
旋轉變壓器原理
旋轉變壓器的基本原理與變壓器幾乎相同。它由兩個鐵芯組成,鐵芯上纏繞著線圈。
旋轉改變了初級和次級磁芯的相對位置,導致初級和次級側之間未對準。旋轉變壓器的原理是通過測量交流電流值來檢測旋轉角度。例如,如果旋轉角度為0度,則磁芯的相對位置不會改變,因此輸入和輸出電壓不會有偏差。在 180 度時,輸入和輸出電壓的相位相反。
在旋轉變壓器中,與物體一起旋轉的部分稱為轉子,包含線圈的部分稱為定子。如果轉子與定子同心,則轉子每轉一圈可獲得相同量的輸出。另一方面,如果將其設為橢圓形,則可以獲得雙倍的輸出,如果將其設為三角形,則可以獲得三倍的輸出。
因此,輸出信號的放大倍數可以通過轉子形狀來控制。旋轉變壓器的結構簡單,由鐵芯和線圈組成,因此具有即使在惡劣環境下也能承受使用的優點。
有關解析器的其他信息
1. 如何使用解析器
旋轉變壓器輸出的信號通過RDC轉換為旋轉角度和旋轉角速度。 RDC代表Resolver Digital Converter,它將信號轉換為數字信號,以便CPU可以處理它們。
當數字化旋轉角度信號時,RDC 還可以補償旋轉變壓器的制造差異。伺服電機和汽車驅動電機的計算處理一般采用PID控制。通過將目標轉速與旋轉變壓器檢測到的旋轉角度和旋轉角速度進行比較來確定給予電機的能量大小。
為了提高定位和控制的精度,需要最小化旋轉角度檢測和能量確定定時之間的時間差,但這取決于CPU工作頻率的上限。
2. 解析器的未來
旋轉變壓器的基本配置簡單,但價格昂貴。除了元件成本之外,持續制造高精度旋轉變壓器的成本也很高。盡管旋轉變壓器具有多個定子繞組,但均勻纏繞所有銅線非常重要。如果繞組發生變化,將會影響輸出信號并導致位置檢測精度下降。
近年來,磁傳感器越來越多地被采用作為旋轉變壓器的替代品。磁傳感器有多種類型,但大多數是利用磁阻效應的 MR 傳感器。磁阻效應是電阻根據外部磁場的強度和方向而變化的現象。根據用途從以下選擇磁傳感器。
AMR(各向異性磁阻效應)元件
GMR(巨磁阻效應)元件
TMR(隧道磁阻效應)元件
磁傳感器的優點是可以與旋轉軸承集成,并且不需要RDC等信號處理電路。預計它會更小、更輕、成本更低。
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