Der Resolver ist ein Sensor, welcher als Bestandteil eines Servoantrieb Rückmeldung über Drehzahl und Winkelstellung der Motorwelle liefert. Der Resolver besteht aus einem feststehenden Teil, dem Stator, und einem rotierenden Teil, dem Rotor, welcher an der Motorwelle befestigt ist.
Resolver - Aufbau und Funktion
Die Primärwicklung des Stators ist an einem hochfrequenten Sinussignal angeschlossen. Dieses Sinussignal wird auf die Rotorwicklung übertragen, da die Primärwicklung des Stators und die Rotorwicklung zusammen wie ein Transformator wirken. Übrigens können wir die Rotorwicklung auch als Referenzwicklung bezeichnen.
Das pulsierende magnetische Wechselfeld der Rotorwicklung induziert nun eine Wechselspannung in den Messwicklungen Sinus und Cosinus. Deren Amplituden sind jedoch von der Winkelstellung des Läufers abhängig. Stehen Läuferwicklung und Messwicklung parallel zueinander, durchsetzt das magnetische Läuferfeld die Messspule vollständig und die induzierte Spannung ist maximal.Wenn nun aber Läuferwicklung und Messwicklung im rechten Winkel zueinander stehen, wird keine Spannung induziert.
Resolver-Signale bei hoher Motordrehzahl:
Als Ausgangssignale erhält man nun ein moduliertes Sinus- und Kosinussignal. Eine graphische Darstellung des Anregungssignals und der Sinus- und Kosinus-Ausgangssignale ist nachstehend gezeigt:
Darstellung und Auswertung Resolversignale, Funktionsprinzip Resolver
Als Eingangssignal auf die Primärwicklung des Stators dient eine Hochfrequenzerregungsspannung (2 kHz - 10 kHz).
Es liegt nun am RDW (Resolver Digital Wandler), aus diesem Signalverlauf die aktuelle Rotorposition und die Drehzahl auszuwerten. Die Berechnungsformeln, welche angewandt u.a. werden, lauten wie folgt:
Eingangssignal für die Primärwicklung Stator: UE = A sin (ω t)
Scheitelwert der Amplituden: US1 = k * A * sin α * sin (ω t + φ) und US2 = k * A * cos α * sin (ω t + φ)
Winkelstellung: α = arctan US1 / US2
UE = Erregerspannung auf die Primarwicklung des Stators
US1 = Messsignal Sinus-Statorwicklung
US2 = Messsignal Cosinus-Statorwicklung
k = Übersetzungsverhältnis Speisespannung und induzierten Spannung
φ = Phasenverschiebung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung
Vergleich Resolver mit Drehgeber: Im Gegensatz zu Encodern haben Resolver keine elektronischen Bauteile und sind daher robust gegen Verschmutzung und Vibrationen und selbst innerhalb eines großen Temperaturbereich arbeiten sie sicher. Dies macht sie sehr zuverlässig und umweltbeständig.
