Resolver (eléctrico)

Un resolver es un tipo de transformador eléctrico rotatorio utilizado para medir grados de rotación. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Se considera un dispositivo analógico , ^{[ 2 ]} y tiene contrapartes digitales como el resolver digital , codificador rotatorio (o de pulsos) . Una bobina giratoria induce voltaje en dos bobinas estacionarias, ^{[ 2 ]} y al comparar la fase de la señal en los dos secundarios, se puede determinar el ángulo con precisión. ^{[ 1 ]} Estos sistemas se usaban comúnmente en sistemas de control mecánico, por ejemplo, para contar el número de revoluciones de un gato de tornillo para mover los flaps de una aeronave a una extensión específica.

El tipo más común de resolver es el resolver de transmisor sin escobillas (otros tipos se describen al final). Externamente, este tipo de resolver puede parecer un pequeño motor eléctrico con estator y rotor. Internamente, la configuración de los devanados de alambre lo hace diferente. La parte del estator del resolver alberga tres devanados: un devanado excitador y dos devanados bifásicos, generalmente etiquetados como "x" e "y". El devanado excitador se encuentra en la parte superior y está montado de manera que pueda girar alrededor del eje horizontal para producir un transformador rotatorio . Los dos devanados bifásicos están en la parte inferior, enrollados en una lámina y montados a 90 grados entre sí. El rotor alberga una bobina, que es el devanado secundario del transformador rotatorio, y un devanado primario separado en una lámina, que excita los dos devanados bifásicos del estator.

El devanado primario del transformador, fijado al estator, se excita mediante una corriente eléctrica sinusoidal que, por inducción electromagnética, induce corriente en el rotor. Dado que estos devanados están dispuestos en el eje del resolver, se induce la misma corriente independientemente de su posición. Esta corriente fluye a través del otro devanado del rotor, induciendo a su vez corriente en sus devanados secundarios, los devanados bifásicos del estator. Los dos devanados bifásicos generan una corriente de retroalimentación sinusoidal y cosenoidal. Las magnitudes relativas de las tensiones bifásicas se miden y se utilizan para determinar el ángulo del rotor con respecto al estator. Tras una revolución completa, las señales de retroalimentación repiten sus formas de onda. Este dispositivo también puede presentarse en una versión no sin escobillas, es decir, compuesta únicamente por dos conjuntos de laminaciones: rotor y estator.

Los resolutores pueden realizar una conversión analógica muy precisa de coordenadas polares a rectangulares. El ángulo del eje es el ángulo polar y la magnitud es la tensión de excitación. Las salidas son las componentes [x] e [y]. Los resolutores con rotores de cuatro cables pueden rotar las coordenadas [x] e [y], y la posición del eje determina el ángulo de rotación deseado.

Los resolutores con cuatro salidas son dispositivos de cálculo seno/coseno de uso general. Cuando se utilizan con amplificadores de excitación electrónicos y bobinados de retroalimentación acoplados estrechamente a los bobinados de entrada, su precisión mejora y pueden conectarse en cascada ("cadenas de resolutores") para calcular funciones con varios términos, posiblemente de varios ángulos, como órdenes de tiro (posición) corregidas según el balanceo y la inclinación del buque.

Para la evaluación de la posición, se suelen utilizar convertidores de resolver a digital . Estos convierten la señal seno y coseno en una señal binaria (de 10 a 16 bits) que el controlador puede utilizar más fácilmente.

Los resolvers básicos son los de dos polos, lo que significa que la información angular es el ángulo mecánico del estator. Estos dispositivos pueden proporcionar la posición angular absoluta. Otros tipos de resolvers son los multipolares. Tienen 2p polos ( p pares de polos) y, por lo tanto, pueden proporcionar p ciclos en una rotación del rotor: el ángulo eléctrico es p veces el ángulo mecánico. Algunos tipos de resolvers incluyen ambos tipos, con los devanados de dos polos utilizados para la posición absoluta y los devanados multipolares para la posición precisa. Los resolvers de dos polos generalmente pueden alcanzar una precisión angular de hasta ±5 ′ , mientras que un resolver multipolar puede proporcionar una mayor precisión, hasta 10 ″ para los resolvers de 16 polos, e incluso 1 ″ para los resolvers de 128 polos.

Los resolutores multipolares también pueden utilizarse para monitorizar motores eléctricos multipolares. Este dispositivo es útil en cualquier aplicación donde se requiera la rotación exacta de un objeto con respecto a otro, como en una plataforma de antena giratoria o un robot. En la práctica, el resolutor suele montarse directamente en un motor eléctrico. Las señales de retroalimentación del resolutor se monitorizan durante varias revoluciones mediante otro dispositivo. Esto permite reducir la velocidad de rotación de los conjuntos y mejorar la precisión del sistema de resolutor.

Dado que la energía suministrada a los resolutores no produce trabajo real, los voltajes utilizados suelen ser bajos (<24  VCA) para todos ellos. Los resolutores diseñados para uso terrestre tienden a funcionar a 50-60  Hz ( frecuencia de la red eléctrica ), mientras que los destinados a uso marítimo o aeronáutico suelen operar a 400  Hz (la frecuencia del generador a bordo accionado por los motores). Las aplicaciones aeroespaciales utilizan frecuencias de 2930  Hz a 10  kHz con voltajes que van desde 4  V _RMS hasta 10  V _RMS . Muchas de las aplicaciones aeroespaciales se utilizan para determinar la posición de un actuador o motor de par. Los sistemas de control tienden a utilizar frecuencias más altas (5  kHz).

Otros tipos de resolutores incluyen:

Resolutores de receptores

Estos resolutores se utilizan de forma opuesta a los resolutores de transmisor (del tipo descrito anteriormente). Se energizan los dos devanados bifásicos, y la relación entre el seno y el coseno representa el ángulo eléctrico. El sistema hace girar el rotor para obtener una tensión cero en el devanado del rotor. En esta posición, el ángulo mecánico del rotor es igual al ángulo eléctrico aplicado al estator.

Resolutores diferenciales

Estos tipos combinan dos devanados primarios bifásicos en una de las pilas de láminas, como en el receptor, y dos devanados secundarios bifásicos en la otra. La relación entre el ángulo eléctrico proporcionado por los dos devanados secundarios y los demás ángulos es el ángulo eléctrico secundario, el ángulo mecánico y el ángulo eléctrico primario. Estos tipos se utilizaban, por ejemplo, como calculadoras analógicas de funciones trigonométricas.

Otro tipo relacionado es el transolver , que combina un bobinado de dos fases como el resolver y un bobinado trifásico como el síncrono .

• CORDIC , un algoritmo utilizado para calcular funciones hiperbólicas y trigonométricas.
• Codificador incremental
• LVDT
• RVDT
• Sincronización

• Tutorial de AMCI Resolver
• ¿Qué es un resolvedor?