ĐỀ TÀI:
RESOLVER VÀ SYNCHRO
(BỘ CẢM BIẾN VỊ TRÍ)


NỘI DUNG:
 CẢM BIẾN ĐO GÓC (RESOLVER)
 CẢM BIẾN ĐO DỊCH CHUYỂN(SYNCHRO)


NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA CẢM BIẾN
 Dựa vào vị trí trục cảm biến để xác định ví

trí của đối tượng .
 Kết nối trục cảm biến với encorder để xác
định vị trí hoặc tốc độ của đối tượng dựa
trên nguyên lý cảm ứng điện từ .


1. RESOLVER (CẢM BIẾN ĐO GÓC TUYỆT ĐỐI):
 Là thiết bị đo kiểu tương tự, dùng để xác định vị

trí hoặc tốc độ dựa theo nguyên lý cảm ứng điện
từ.
 Điện áp tín hiệu vào tỷ lệ với vị trí góc hoặc tốc độ
trục của resolver.


CẤU TẠO
• Phần động : gắn liền với trục quay động cơ chứa

cuộn sơ cấp được kích thích bằng sóng mang tần số
2-10Khz qua máy biến áp quay (Hình 1a).
• Phần tĩnh :có 2 dây quấn thứ cấp (cuộn sin và cuộn
cos) đặt lệch nhau 900. Đầu ra của 2 dây quấn thứ
cấp ta thu được 2 tín hiệu điều biên V.sinwt.sin θ
và V.sinwt.cos θ chứa thông tin về vị trí tuyệt đối
của rotor máy đo, tương ứng vị trí tuyệt đối của
rotor động cơ cần đo.


NGUYÊN LÝ ĐO
 Lấy đạo hàm góc quay ta có tốc độ quay của động cơ.
 Độ phân giải của máy đo phụ thuộc khả năng phân

giải của bộ chuyển đổi A/D mắc trong mạch đo
 Nhược điểm : hệ truyền động không đồng nhất do phải
tải thêm phần động của cảm biến .
 Ứng dụng phương pháp không có cảm biến (Hình
1b).
 Đường bao của tín hiệu ra chứa thông tin tín hiệu tuyệt
đối (góc θ) của rotor máy đo, có nghĩa là vị trí tuyệt đối
của rotor động cơ (Hình 1c).



Sơ đồ dây quấn:

• S1 to S3 =V.sinwt .sin θ
• S2 to S4 =Vsinwt .sin( +90) = Vsinwt.cos θ
• θ: góc lệch tuyệt đối của rotor động cơ



Khi bộ đo góc tuyệt đối được sử dụng như một cảm biến vị trí,
thì một cuộn dây của rotor được nối tắt (Hình b)

Điện áp cuộn rotor có dạng E=Vsinwt còn điện áp ở 2 cuộn
stator cũng có dạng hình sin có biên độ thay đổi theo sin của
góc dịch chuyển vị trí rotor


Nguyên tắc hoạt động
 Người ta đặt một điện áp xoay chiều vào cuộn dây

•
•
•
•

rotor của resolver khi rotor quay trên các cuộn dây
của stator sẽ xuất hiện các điện áp
Vị trí 0: điện áp xoay chiều xuất hiện trên cuộn cosin
Rời khỏi vị trí 0 đến vị trí 90: điện áp xuất hiện trên
cả 2 cuộn sin va cosin
Đến vị trí 90: không còn điện áp xuất hiện trên cuộn
cosin chỉ còn điện áp xuất hiện trên cuộn sin
Tương tự ta xét cho các góc lớn hơn.


Số hóa tín hiệu ra:
 Sử dụng 2 phương pháp:


-Bộ đổi tương tự số bằng vi mạch
-Sử dụng bộ xử lí tín hiệu số DSP


Số hóa tín hiệu ra của resolver bằng bộ
chuyển đổi A/D


 Vi mạch này cho tín hiệu góc quay với độ phân

giải 10 - 16 bit/1 vòng và một tín hiệu tốc độ quay
dạng tương tự.
 Cần sử dụng khâu tỉ lệ - tích phân PI để sửa sai
lệch góc. Tiếp theo là khối dao động điện áp điều
khiển VCO (Voltage Controller Oscillator) và bộ
đếm xung. Nhờ bộ lọc có thể giảm ảnh hưởng của
nhiễu, tuy nhiên bộ lọc cũng gây trễ. Bộ giải điều
nhạy pha được sử dụng để khử tần số mang.


Số hóa tín hiệu ra resolver bằng DSP:


Đạo hàm góc quay theo thời gian được
tốc độ. Sai số góc dẫn đến sai số tốc độ,
ngoài ra còn phải kể đến sai số hệ số khuếch
đại trong vòng điều chỉnh và sai số do sự
lệch tâm của trục quay. Với máy đo góc
tuyệt đối tiêu chuẩn sai số về điện do chế

tạo vào khoảng 8 phút. Sai số chung của hệ
điều chỉnh vào khoảng 15 phút. Sai số vị trí
dẫn đến sai số tốc độ, khi tốc độ càng lớn thì
sai số tốc độ càng lớn.


Kết quả so sánh giữa 2 bộ cảm biến:

Ta nhận thấy hệ điều chỉnh với máy đo góc tuyệt đối
có phạm vi quá điều chỉnh tốc độ và dòng điện cao hơn.
Dao động tốc độ và dao động dòng điện cũng lớn hơn so
với hệ điều chỉnh sử dụng bộ mã hóa quang hai đầu ra
sin-cos


 Tín hiệu ra của resolver thường rất nhỏ do đó

trong thực tế người ta phải khuếch đại bằng mạch
điện tử sau đó đưa qua bộ ADC .
 Cảm biến vị trí sử dụng bộ đo góc, yêu cầu một
mạch xử lý tín hiệu để chuyển đổi hai điện áp
E1, E2 thành tín hiệu điện thế có liên hệ với góc
dịch chuyển roto . Nếu yêu cầu tín hiệu đầu ra của
cảm biến là tín hiệu số, thì mạch sử lý tín hiệu
cũng phải chuyển đổi tín hiệu từ dạng analog sang
dạng số, vậy cảm biến thực hiện hai chức năng là
bộ đo góc và chuyển đổi tín hiệu sang dạng số.


Ưu và khuyết điểm resolver :





-

Ưu điểm :
Độ bền vững cao ,chịu được va đập,ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ.
Rất ít nhạy với nhiệt độ môi trường và nhiễu điện từ.
Cấu tạo đơn giản
Độ tin cậy và chính xác cao
Khuyết điểm:
Độ phân giải thấp hơn encoder
Phương pháp tính vị trí góc hơi phức tạp vì không có xung Z như
encoder
Sai lệch theo thời gian


Ứng dung:
- Dùng trong robot
- Dùng trong các máy CNC (đòi hỏi độ chính xác

cao)
- Ứng dụng quân sự và hàng không
- Dùng trong y tế
- Sử dụng trong truyền động trực tiếp


2.Synchro:
- Là thiết bị đo kiểu tương tự, dùng để xác định vị trí hoặc

tốc độ dựa theo nguyên lý cảm ứng điện từ,
- Chuyển đổi chuyển động quay (dịch chuyển góc) thành một
điện áp AC và ngược lại.
Gồm hai loại: Torque Synchro và Control Synchro.


- Mô-men xoắn Synchro được sử dụng bằng cách
kết nối một máy phát mô-men xoắn (TX hoặc G)
với một máy thu mô-men xoắn (TR hoặc M) như
minh họa trong (Hình 1)


- Control Synchro: phát hiện một góc quay bằng cách đọc
đầu ra điện áp. Khi một trục của một máy phát điều khiển
(CX) luân chuyển, 3-pha điện áp đầu ra thay đổi tương
ứng với trục góc. Vì vậy, các góc trục có thể được xác
định bằng cách phát hiện điện áp đầu ra (hình 2).


Synchro cấu tạo gồm 2 phần:
+ Phần stator: gồm 3 cuộn dây đấu
sao đặt lệch nhau một góc 1200 trong
không gian
+ Phần rotor gắn liền với trục quay
động cơ chứa cuộn sơ cấp được kích thích
bằng sóng mang tần số 2-10Khz qua máy
biến áp quay.


Hình 1:Cấu tạo synchro.



Nguyên lý hoạt động:
 Người ta đặt một điện áp xoay chiều vào cuộn dây rotor

của synchro (bình thường ở 60 Hz or 400) điện áp có dạng
V.sinwt khi rotor quay trên các cuộn dây của stator sẽ
xuất hiện các điện áp :