¿Qué es un Resolvedor?
Los resolvedores son dispositivos utilizados para medir con precisión los ángulos de rotación en diversas aplicaciones. Funcionan mediante la detección de los cambios en el campo magnético generado por un rotor en movimiento. Un resolvedor típico consta de una bobina de estator y un rotor magnético que responde al movimiento rotativo.
A medida que el rotor gira, el resolvedor genera señales eléctricas proporcionales al ángulo de rotación. Estas señales pueden ser utilizadas por una variedad de equipos giratorios, como motores, máquinas herramientas, robots y sistemas de control, para determinar con precisión la posición angular.
Usos de los Resolvedores
Los resolvedores tienen una amplia aplicación en equipos industriales, siendo los servomotores su principal objetivo en términos de medición de ángulos de rotación. La realimentación precisa es esencial para el funcionamiento preciso de los servomotores, y los resolvedores se utilizan en combinación con ellos para lograr un posicionamiento de alta precisión.
En los últimos años, también se ha observado el uso de resolvedores en vehículos eléctricos. Se aplican en el control de la conducción y en la dirección asistida eléctrica para lograr un control avanzado del motor. Esto permite un ahorro de energía y un control preciso, lo que ha contribuido a su creciente popularidad en el sector automotriz.
Principio de los Resolvedores
El principio básico de un resolvedor es similar al de un transformador y se compone de dos núcleos con bobinas enrolladas alrededor de ellos.
La rotación del resolvedor provoca un cambio en la posición relativa de los núcleos primario y secundario, lo que resulta en una desalineación entre ellos. El resolvedor detecta el ángulo de rotación midiendo el valor de la corriente alterna. Por ejemplo, cuando el ángulo de rotación es de 0°, las posiciones relativas de los núcleos permanecen iguales y no hay desplazamiento en la tensión de entrada-salida; mientras que a 180°, la fase de la tensión de entrada-salida se invierte.
En un resolvedor, la parte que gira junto con el objeto se denomina rotor, mientras que la parte que contiene la bobina se llama estator. Si el rotor es concéntrico al estator, se obtiene una salida constante para cada rotación del rotor. Sin embargo, una forma elíptica del rotor puede proporcionar el doble de salida, y una forma triangular puede proporcionar el triple.
La forma del rotor puede ajustarse para aumentar la señal de salida según sea necesario. Esta estructura simple de núcleo y bobina hace que los resolvedores sean resistentes al uso en entornos adversos y ofrece varias ventajas en términos de durabilidad y confiabilidad.
Más Información sobre los Resolvedores
1. Cómo Utilizar los resolvedores
Las señales emitidas por los resolvedores son convertidas en ángulo rotacional y velocidad angular rotacional mediante un convertidor digital de resolvedores (RDC), el cual transforma estas señales en señales digitales que pueden ser procesadas por la unidad central de procesamiento (CPU).
El RDC también puede compensar las variaciones de fabricación de los resolvedores al digitalizar la señal del ángulo rotacional. En los servomotores y motores utilizados en vehículos, se suele emplear un control proporcional integral derivativo (PID). La cantidad de energía que se debe suministrar al motor se determina comparando la velocidad objetivo con el ángulo de rotación y la velocidad angular de rotación detectados por los resolvedores.
Para lograr un posicionamiento y control más preciso, es necesario minimizar la diferencia de tiempo entre la detección del ángulo de rotación y el momento de determinar la cantidad de energía, lo cual está limitado por la frecuencia de funcionamiento máxima de la CPU. En consecuencia, se busca reducir al mínimo la latencia entre la detección y el procesamiento de las señales para garantizar un control eficiente y preciso del motor.
2. Futuro de los Resolvedores
Los resolvedores tienen una configuración básica sencilla pero su costo es elevado. Esto se debe no solo a los costos de los componentes, sino también a la necesidad de mantener una producción estable de resolvedores con una alta precisión garantizada. Los resolvedores cuentan con múltiples bobinados en el estator, y es crucial que todos los hilos de cobre estén enrollados de manera uniforme. Cualquier variación en el bobinado puede afectar la señal de salida y reducir la precisión en la detección de posición.
En los últimos años, se han introducido sensores magnéticos como una alternativa a los resolvedores. Hay diferentes tipos de sensores magnéticos disponibles, pero la mayoría utiliza el efecto magnetorresistivo, que es un fenómeno en el cual la resistencia eléctrica cambia en función de la intensidad y dirección de un campo magnético externo. Dependiendo de la aplicación, se pueden seleccionar diferentes tipos de sensores magnéticos, como dispositivos AMR (efecto magnetorresistivo anisotrópico), dispositivos GMR (efecto de magnetorresistencia gigante) y dispositivos TMR (efecto de magnetorresistencia de túnel).
Los sensores magnéticos ofrecen ventajas, como la posibilidad de integrarse en los anillos de los rodamientos y no requerir circuitos de procesamiento de señales como los RDC. Se espera que estos sensores sean más compactos, ligeros y económicos en comparación con los resolvedores tradicionales.