AMCI가 말하는 리졸버(Resolver)란 무엇인가? What is a Resolver?

안녕하십니까. 멜론 머스크입니다. AMCI가 설명하는 리졸버에 대한 내용을 공유하는 시간을 갖도록 하겠습니다.

리졸버란 무엇인가?

리졸버에 대해 논의할 때 사람들은 종종 엔코더, 회전 위치 센서, 모션 피드백 센서, 변환기 센서 등의 용어를 혼용합니다. 때로는 리졸버와 유사한 싱크로도 언급됩니다. 사람들이 리졸버를 설명하기 위해 사용하는 이름에 상관없이, 자동화 분야에서의 리졸버의 역할은 독보적입니다.

리졸버는 단일 회전에서 절대적인 아날로그 센서로, 원래 군사용 애플리케이션을 위해 개발되었으며 50년 이상의 지속적인 사용과 개발로 혜택을 받았습니다. 산업 분야에서도 이 회전 위치 센서의 이점을 인정하여 제품 포장 공장과 스탬핑 프레스 라인 등에서 리졸버 기반 시스템이 사용되고 있습니다. 일반적인 응용 분야에서는 리졸버 센서가 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)에 배치된 디코더로 회전 위치 데이터를 전송하고, 이 정보에 따라 명령을 실행합니다.

리졸버의 형태

기술의 발전으로 리졸버와 온보드 전자 장치를 하나의 하우징에 통합한 DuraCoders라는 모션 센싱 장치가 개발되었습니다. 이 장치는 절대 병렬, 증분 디지털, 아날로그 전류, 아날로그 전압, DeviceNet 등의 출력 유형을 제공합니다. 절대 병렬 및 증분 디지털 버전은 현장에서 프로그래밍 가능한 옵션으로 주문할 수 있으며, 간단한 온보드 스위치를 사용하여 기술자와 엔지니어가 응용 프로그램에 필요한 고유한 해상도를 쉽게 선택할 수 있어 재고를 줄일 수 있습니다.

기계 개발의 진화 과정에서 제작자와 시스템 통합자들은 리졸버 변환기가 가장 혹독한 산업 환경에서도 회전 위치 데이터를 신뢰성 있게 제공할 수 있는 능력을 인정하고 있습니다.

리졸버 제어 송신기

리졸버는 샤프트가 회전함에 따라 리졸버 권선의 에너지 크기가 사인파로 변화하는 회전 변압기입니다. 리졸버 제어 송신기는 하나의 기본 권선인 참조 권선과 두 개의 2차 권선인 sin과 cos 권선을 가지고 있습니다. (그림 1.1, 리졸버 단면 참조) 참조 권선은 리졸버의 로터에 위치하고, sin과 cos 권선은 스테이터에 위치합니다. 브러시리스 리졸버에서 에너지는 회전 변압기를 통해 참조 권선(로터)에 공급됩니다. 이는 리졸버에서 브러시와 슬립 링 및 이와 관련된 신뢰성 문제를 제거합니다.

그림 1.1 Typical Brushless Resolver Cross Section

그림 1.2 Brushless Resolver Control Transmitter Schematic

일반적으로 제어 송신기에서 참조 권선은 참조 전압(Vr)이라고 불리는 교류 전압으로 여기됩니다. (그림 1.2, 리졸버 회로도 참조) sin과 cos 권선에서 유도된 전압은 참조 전압 값에 입력 샤프트 각도의 sin 또는 cos 값을 곱한 값과 같습니다. 따라서 리졸버는 입력 샤프트의 절대 위치를 나타내는 두 개의 전압을 제공합니다. (sin θ / cos θ = tan θ, 여기서 θ는 샤프트 각도입니다.) sin과 cos 전압의 비율을 고려하기 때문에 리졸버의 특성 변화, 예를 들어 노화나 온도 변화에 의해 발생하는 변화를 무시할 수 있습니다. 이 sin/cos 비율의 또 다른 장점은 샤프트 각도가 절대적이라는 것입니다. 전원이 제거된 상태에서 샤프트가 회전하더라도 전원이 복원되면 리졸버는 새로운 위치 값을 보고합니다.

리졸버 제어 변압기

그림 1.3 Brushless Resolver Control Transformer Schematic

리졸버 제어 변압기는 두 개의 입력 스테이터 권선(sin 및 cos 권선)과 하나의 로터 출력 권선을 가집니다. (그림 1.3 참조) 로터 출력은 입력의 전기 각도와 샤프트의 기계적 위치 간의 각도 차이의 사인에 비례합니다. 즉, 로터에 유도된 전압은 sin(Φ–θ)에 비례합니다. 여기서 θ는 기준 샤프트 위치에서 측정된 각도입니다.

그림 1.4 Typical Electromechanical Follow-up Servo

그림 1.4는 "고전적인" 리졸버 기계적 후속 서보 메커니즘을 보여줍니다. 명령 각도는 제어 송신기의 샤프트 위치에 의해 설정됩니다. 서보 모터가 명령된 위치에 도달하면 θ1=θ2가 되어 제어 변압기의 출력이 0이 되고 모터가 멈춥니다. 위의 설명은 단순화되어 있지만 제어 변압기를 설명하는 데 유용합니다.

제어 송신기와 제어 변압기는 모두 단방향 장치입니다. 즉, 제어 송신기의 사양은 전기 입력이 로터일 때만 유효하고, 제어 변압기의 사양은 전기 입력이 스테이터일 때만 유효합니다. 둘 다 "역방향"으로 사용할 수 있지만 성능을 보장할 수는 없습니다.

요약

고온, 습기, 먼지, 기름, 또는 기계적으로 까다로운 환경에서 엔코더 응용 프로그램이 존재하는 경우, 리졸버 기반 시스템이 선호됩니다. 뛰어난 신뢰성과 입증된 성능이 이 회전 위치 감지 장치가 획득한 견고한 명성을 뒷받침합니다.

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AMCI는 미국의 엔코더와 리졸버 전문 메이커로 한국에서는 코비스가 대리점입니다. 참고하시기 바랍니다.