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Des résolveurs aux capteurs inductifs

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Sibol vient de lancer la série IBS36-1 de codeurs inductifs compacts à arbre creux.

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01. Résolveur

Un résolveur, littéralement défini comme un transformateur rotatif, est un capteur utilisé pour mesurer le déplacement angulaire et la vitesse angulaire d'objets en rotation. Basé sur le principe de l'induction électromagnétique en courant alternatif découvert par Michael Faraday en 1831, il se compose d'une bobine d'excitation pour la génération du signal et de deux bobines d'induction sinusoïdale et cosinusoïdale disposées à un angle de 90° l'une par rapport à l'autre. Lorsqu'une tension d'excitation CA à haute fréquence est appliquée à la bobine d'excitation, des tensions induites correspondantes sont générées dans les deux bobines d'induction. Le rapport d'amplitude entre la tension induite et la tension d'excitation dépend de la position relative entre les bobines d'induction et la bobine d'excitation. La position angulaire peut être calculée avec précision en démodulant les signaux de tension induite.

En termes de structure, les résolveurs sont similaires aux moteurs à courant alternatif, composés de bobines de stator et de bobines de rotor. Au sens large, un résolveur est un moteur spécial conçu exclusivement pour les mesures de précision.

Les premiers modèles de résolveurs adoptent une structure avec des bobines d'excitation fixées sur le stator et des bobines d'induction montées sur le rotor. Pour exporter les signaux électriques du rotor en rotation, des bagues collectrices et des balais sont nécessaires. Ce type de résolveur est défini comme un résolveur à balais ou à contact. Cependant, le frottement entre les balais et les bagues collectrices provoque inévitablement une usure mécanique, ce qui réduit la fiabilité opérationnelle et la durée de vie.

Pour améliorer la fiabilité et la durée de vie, des résolveurs sans balais ont été développés sur la base des structures à balais. En ajoutant des bobines auxiliaires primaires et secondaires, l'induction électromagnétique secondaire remplace la structure traditionnelle à brosses et bagues collectrices, éliminant ainsi l'usure mécanique. Néanmoins, cette conception entraîne des dimensions plus importantes, un poids plus lourd et des coûts globaux plus élevés.

Les résolveurs à réluctance ont ensuite été développés pour réduire davantage les coûts et optimiser l'espace. Cette structure intègre les bobines d'excitation et d'induction dans les mêmes fentes du stator, tandis que le rotor est constitué de matériaux magnétiques à haute perméabilité avec des profils spécialement optimisés. Le champ magnétique d'entrefer formé entre le rotor et les bobines sinusoïdales présente une distribution sinusoïdale approximative. Le seul inconvénient est sa précision relativement plus faible que celle des résolveurs à balais et sans balais.

Développés à l'origine pour des applications militaires, les résolveurs se caractérisent par une structure robuste, une forte capacité anti-interférence et une excellente adaptabilité aux environnements de travail difficiles, notamment la poussière, le brouillard d'huile, l'humidité, les vibrations, l'interférence des champs magnétiques et les températures extrêmement élevées et basses. À l'heure actuelle, ils sont largement adoptés dans divers domaines industriels tels que les systèmes d'asservissement, l'équipement automobile, l'ingénierie énergétique, la métallurgie et les systèmes robotiques.

Toutefois, le coût élevé lié à une conception de qualité militaire limite la popularisation des résolveurs. Les bobines d'enroulement de précision et les matériaux magnétiques à haute perméabilité entraînent des coûts élevés en termes de matériaux et de traitement. En outre, des décodeurs spécialisés sont indispensables pour traiter et analyser les données angulaires des signaux des bobines d'induction, ce qui augmente encore les coûts d'application et les seuils techniques. Les grandes marques telles que Tamagawa (Japon), LTN (Allemagne) et Hengstler (Allemagne) coûtent des milliers de dollars, ce qui limite leur application industrielle à grande échelle.

En outre, la structure robuste des résolveurs est une arme à double tranchant. Leur grande taille et leur poids élevé les rendent inadaptés aux scénarios industriels compacts et sensibles à l'espace.

02. Capteurs inductifs

Ces dernières années, des avancées dans la technologie des cartes de circuits imprimés (PCB) ont permis de miniaturiser les bobines enroulées traditionnelles et encombrantes et de les imprimer sur des cartes de circuits ultra-minces, réduisant ainsi considérablement le coût du matériel des résolveurs traditionnels. Cette technologie révolutionnaire a été largement reconnue et adoptée par le marché sous la forme de capteurs inductifs.

Les détecteurs inductifs héritent du principe de fonctionnement des résolveurs traditionnels, équipés de bobines d'excitation et de bobines d'induction. La bobine d'excitation génère un champ magnétique alternatif à haute fréquence, tandis que deux bobines d'induction structurellement identiques sont disposées symétriquement dans une structure de connexion différentielle. Dans des conditions normales, la tension de sortie différentielle des deux bobines symétriques est nulle. Lorsqu'un objet ferromagnétique ou conducteur pénètre dans le champ magnétique, il perturbe la distribution du champ magnétique, ce qui entraîne une variation mesurable de la tension de sortie. La variation de tension correspond précisément à la position de l'objet en mouvement.

Les détecteurs inductifs conservent tous les avantages fondamentaux des résolveurs traditionnels. Bénéficiant de la technologie avancée des circuits numériques, de la fabrication de circuits imprimés, de l'innovation en matière de puces intégrées et d'algorithmes logiciels optimisés, les détecteurs inductifs présentent une structure plus petite, plus fine et plus légère. Ils éliminent le besoin de décodeurs dédiés, ce qui simplifie l'installation, réduit les coûts et élargit les possibilités d'application. En outre, ils prennent en charge des modes de mesure flexibles que les résolveurs traditionnels ne peuvent pas réaliser, notamment la mesure de géométries courbes, la détection flexible et la mesure de positions linéaires.

03. Codeur inductif de la série IBS36-1

En adhérant à une R&D indépendante et à un contrôle de qualité strict, SENTOP fournit continuellement des produits de haute performance et des solutions industrielles personnalisées. Les codeurs inductifs miniatures à arbre creux de la nouvelle série IBS36-1 sont disponibles en deux spécifications : le type monobloc à roulement intégré et le type divisé sans roulement, qui s'adaptent parfaitement aux diverses exigences d'application des clients.

Caractéristiques
Haute précision : résolution de 14 bits avec une précision allant jusqu'à 0,3 % ;
Adaptabilité environnementale supérieure : Résistance à la poussière, au brouillard d'huile et à l'humidité ;
Adaptabilité environnementale supérieure : Résistance à la poussière, au brouillard d'huile et à l'humidité ;
Rentabilité : Structure optimisée avec des prix compétitifs.
Rentabilité

Paramètres de performance
Alimentation électrique : 5V±10% ou 9~30V en option
Signaux de sortie : Analogique (0~5V, 0~10V, 4~20mA, PWM), Numérique (SSI, RS485, CANopen), Incrémental ABZ en option ;
Consommation de courant : <80mA ;
Température de fonctionnement : -40℃~125℃ ;
Température de stockage : -55℃~125℃ ;
Vitesse de rotation maximale : 6 000 tr/min.

Applications
Largement appliqué dans les moteurs, la robotique, l'automatisation industrielle, l'électronique automobile, les machines de construction, l'exploitation minière, la métallurgie, l'énergie hydraulique, l'énergie électrique et d'autres industries. Nous fournissons également des solutions personnalisées flexibles pour répondre aux besoins spécifiques de divers scénarios d'application. N'hésitez pas à nous contacter pour obtenir une assistance technique professionnelle.