روش‌های اندازه گیری موقعیت و سرعت موتور

 موقعیت و سرعت موتور را با سه وسیله می‌توان اندازه گیری کرد:

استفاده از تاکو ژنراتور (Tacho-Generator)
استفاده از انکودر (Encoder)
استفاده از تحلیلگر (Resolver)

در این مقاله پس از معرفی هر یک از این وسایل، به مزیت‌ها و محدودیت‌های آن‌ها اشاره خواهیم کرد.

تاکو ژنراتور (Tacho-Generator):

شکل یک تاکو ژنراتور را در زیر می‌توانید ببینید:



تاکو ژنراتور در اصل همان ژنراتور DC با آهنربا می‌باشد. همان طور که می‌دانید ولتاژ خروجی این ژنراتور متناسب با سرعت چرخش آن است و معمولا ضریب آن بصورت چندولت بر ۱۰۰۰ دور بیان می‌شود. سادگی، مقاومت مکانیکی و همچنین اندازه گیری مستقیم سرعت بدون نیاز به محاسبات از مزایای این وسیله می‌باشد. سیگنال خروجی تاکو ژنراتور دارای ریپل و همچنین حساس به نویز می‌باشد و با تغییر دما (حساسیت آهنربا به دما) خروجی نیز در سرعت ثابت تغییر می‌کند. بنابر این قیمت زیاد، دقت محدود و استهلاک زیاد کاربرد این وسیله را محدود کرده است.

انکودر (Encoder):

امروزه انکودر‌های دیجیتال بطور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. انکودر‌ها قطار پالسی تولید می‌کنند که متناسب با سرعت است. انکودر‌ها را میتوان به دو دسته انکودر مطلق (Absolute) و انکودر افزایشی (Incremental) تقسیم بندی کرد. در شکل زیر انواع انکودر را مشاهده می‌کنید:

 

 اندازه گیری موقعیت و سرعت موتورهمانطور که مشخص است انکودر افزایشی سرعت را مشخص می‌کند، ولی انکودر مطلق علاوه بر سرعت مکان روتور را نیز مشخص می‌کند. تفاوت این دو انکودر را می‌توان با شکل زیر توضیح داد:

 

انکودر افزایشی بر حسب اصول عملیاتی به دو صورت تقسیم بندی می‌شود:

حسگر نوری
حسگر مغناطیسی

معمولا ماکزیمم تعداد پالس بر دور حسگر مغناطیسی کمتر از حسگر نوری می‌باشد، ولی هزینه و مقاومت در برابر شرایط محیطی آن بیشتر از حسگر نوری می‌باشد. در جا‌هایی که هزینه حرف اول را می‌زند مانند:حمل ونقل و وسایل خانگی معمولا از حسگر مغناطیسی استفاده می‌شود و در جا‌هایی که کارایی مهم می‌باشد از حسگر نوری استفاده می‌شود. شکل زیر حسگر نوری و مغناطیسی را نشان می‌دهد:

 

انکودر مطلق برای هر نقطه از روتور یک کد منحصربفرد تولید می‌کند که می‌تواند بصورت باینری یا گری باشد. با استفاده از انکودر مطلق در صورت قطع برق موقعیت محور مشخص است. با استفاده از نرم افزار زیر می‌توانید انواع انکودر را رسم و سپس پرینت کرده استفاده کنید.

تحلیلگر (Resolver):

تحلیلگر در اصل یک ماشین سنکرون رلوکتانسی می‌باشد که مقدار رلوکتانس آن تابعی از زاویه روتور است. شکل زیر ساختار تحلیلگر را نشان می‌دهد:

 

همانگونه که مشخص است تحلیلگر از سه سیم پیچی تشکیل شده است. سیم پیچی R۱-R۲ با ولتاژ ثابت AC تغذیه می‌شود. دو سیم پیچ دیگر با یکدیگر ۹۰ درجه اختلاف دارند که برای مشخص کردن زاویه استفاده می‌شوند. اگر ولتاژ سیم پیچی R۱-R۲ بصورت زیر تغذیه شود ولتاژ دو سیم پیچ دیگر بصورت زیر خواهد بود:



که K. نسبت سیم پیچی ورودی و خروجی و PP تعداد زوج قطب تحلیلگر است. شکل موج‌های خروجی بصورت زیر است:

 

تحلیلگر یک حسگر زاویه‌ی مطلق است و در مقابل انکودر مطلق ارزان‌تر و مقاوم‌تر است. عیب مهم آن کم بودن دقت و تفکیک پذیری آن است.