maxon Steuerungen und Resolver?

Thema

• Kann eine Motorkombination mit einem Resolver mit einer maxon Steuerung betrieben werden?
• Welche Steuerungen können mit einem Resolver verwendet werden?

Lösung

Die allgemeine Antwort ist, dass maxon keine Steuerungen mit einer Resolver-Schnittstelle anbietet. Es sind allerdings Lösungen basierend auf zusätzlichen Komponenten von Drittanbietern möglich um Motorkombinationen mit Resolvern an einer maxon Steuerung zu betreiben. Hierfür ist ein so-genannter RDC - "Resolver to Digital Converter" notwendig. Der RDC wertet das Resolver-Signal aus und wandelt dieses in ein "Digital Incremental Encoder" Signal um, das an maxon Steuerungen angeschlossen werden kann. 

Resolver oder Encoder?

Resolver wurden früher hauptsächlich von leistungsstarken Antrieben oder bei rauen Umgebungsbedingungen eingesetzt. Heutzutage stehen auch für die meisten dieser Anwendungen verschiedene Arten von Encodern zur Verfügung, die mit allen Arten von Motoren eingesetzt werden und Systemanforderungen ähnlich wie Resolver erfüllen können.

Encoder haben einige Vorteile im Vergleich mit Resolvern:

• Inkrementelle und absolute Encoder sind häufig kompakter als Resolver.
• Die digitalen (differentiellen) Signale von Encodern sind weniger störanfällig als analoge Resolver-Signale.
• Die gesamthaften Systemkosten sind bei Encodern und Steuerungen typischerweise günstiger als bei Resolver-basierenden Lösungen.

Aufgrund all dieser Vorteile ist die Nachfrage nach Encoder-basierenden Lösungen um ein Vielfaches höher als nach Resolvern. maxon bietet für spezifische Anwendungen zwar Resolver als Bestandteil von Motorkombinationen an, jedoch keine Steuerungen mit einem Resolver-Interface. Für Steuerungen mit Resolver-Interface bestand in den letzten Jahren praktisch keine nennenswerte Nachfrage mehr. Die standardmässige Integration eines Resolver-Interface auf der Steuerung würde die Kosten deutlich erhöhen obwohl ein solches Resolver-Interface nur bei sehr wenigen Anwendungen benötigt wird.

Resolver = Analog incremental Encoder? -> Nein!

Die EPOS4 besitzt ein "Analog incremental Encoder" Interface. Teilweise wird missverständlich angenommen, dass ein Resolver einem "Analog incremental Encoder" entspricht. Dies ist nicht der Fall!

Ein Resolver ist kein(!) "Analog incremental Encoder".

• Ein "Analog incremental Encoder" hat A und B Kanäle (plus meistens differentielle Signale), die ein analoges Sinus- und Cosinus-Signal ausgeben. ("Digital incremental Encoder" geben ein Rechteck-Puls-Signal aus.)
• Ein Resolver ist wie ein kleiner Transformator und erfordert zur Funktion ein Frequenzsignal am Eingang ("Prim +", "Prim -"). Die Ausgangssignale ("sin+", sin-", "cos+", "cos-") des Resolvers sind eine Funktion des Rotorwinkels, wie hier detaillierter beschrieben:
  https://de.wikipedia.org/wiki/Resolver
  Letztendlich bedeutet dies, dass eine Hardware-Interface (und auch Firmware) benötigt wird um die Resolver-Signale zu verarbeiten. Das Interface muss die analoge Eingangsfrequenz für den Resolver erzeugen und das Sinus- und Cosinus-Ausgangssignal des Resolvers verarbeiten können.

Lösung: RDC - Resolver to Digital Converter

Ein Resolver kann mit einem sogenannten RDC (= Resolver to Digital Converter) betrieben werden. Am einfachsten suchen Sie im Internet (z.B. mit Google) nach dem Begriff "Resolver to Digital Converter" um Anbieter solcher Zusatzkomponenten oder Baugruppen zu finden. Die RDCs müssen zwischen dem Resolver und der Steuerung installiert werden. Der RDC erzeugt ein "Digital incremental Signal" aus dem Resolver-Signal, welches an das "Digital Incremental Encoder" Interface der Steuerung angeschlossen und von dieser ausgewertet werden kann.

Es gibt Chip-Sätze (z.B. von den Bauteil-Herstellern TI, Analog Devices) welche für die Integration in einem Elektronik-Design (z.B. einem anwendungsspezifischen EPOS4 oder ESCON Motherboard) genutzt werden können. Es gibt ebenfalls komplette Baugruppen, die ein Resolver-Interface besitzen und digitale inkrementelle 5V Signale (A, A\, B, B\) ausgeben. Solche 5V "Digital incremental Encoder" Signale können von praktisch allen Steuerungen (wie der maxon ESCON, EPOS oder MAXPOS) verarbeitet werden.

Hinweis:
maxon kann keine Empfehlung für einen RDC abgeben oder Support bei der Konfiguration oder zur Funktionalität spezifischer RDCs anbieten. Es wird deshalb empfohlen die Informationen und Spezifikationen des RDC Herstellers genau zu überprüfen bevor eine solche Lösung gewählt wird. 

Ergänzende Hinweise:

• Alle maxon Steuerungen benötigen bei dem Einsatz von "Digital Incremental Encoder" Signalen (wie auch von einem RDC erzeugt) bei einem EC-Motor die Hallsensor-Signale für die Kommutierung. 
  => Auch wenn ein Resolver und RDC verwendet wird, sind bei EC Motoren (= bürstenlosen Antrieben) weiterhin Hallsensor-Signale notwendig. 
  
• Im Falle von virtuellen Hallsensor-Signalen, die zusätzlich von einem RDC erzeugt werden, müssen diese mit der Polpaarzahl des Motors übereinstimmen und der maxon Hallsensor-Schaltlogik und dem Timing entsprechen.

Zusammenfassung: Resolver?

Falls eine Motorkombination mit Resolver verwendet wird, so ist es erforderlich ...

• ...  einen externen RDC (= Resolver to Digital Converter) zu verwenden.

oder

• ... eine Steuerung eines Drittanbieters einzusetzen, welche ein Resolver-Interface besitzt. 
  Anmerkung:
  Aufgrund der typischerweise tiefen Induktivität und hohen Dynamik von maxon Motoren wird empfohlen eine Steuerung mit einer hohen PWM-Taktfrequenz (mind. 50 kHz), schnellen Reglertaktraten (Stromregelung: mind. 10 kHz) und nach Möglichkeit internen oder externen Motordrosseln einzusetzen.

Eine andere, häufig kostengünstigere und kompaktere Lösung ist die Wahl einer Motorkombination mit einem Encoder statt Resolver.

Falls Sie weitere Fragen haben oder Beratung bei der System-Optimierung oder Komponentenwahl haben, so wenden Sie sich an Ihre lokale maxon Niederlassung oder nutzen Sie das Support Center und erstellen eine Anfrage. Bitte stellen Sie uns dann nach Möglichkeit noch mehr Details zu Ihrer Anwendung, den Systemanforderungen und bevorzugten Komponenten zur Verfügung.