Вращающийся коллектор

**Вращающийся коллектор**-это электромеханическое устройство, которое позволяет непрерывно передавать мощность и электрические сигналы от статической части к вращающейся или наоборот. Благодаря этим устройствам можно улучшить механические характеристики, упростить работу системы и устранить проблемы с повреждением кабелей, свисающих с подвижных соединений.

Среди многих названий для определения этого компонента мы находим: **скользящие кольца**, **электрические вращающиеся соединения**, **скользящие контакты** или **вращающиеся соединения**. Понятно, что это решение, способное к непрерывному вращению, может значительно упростить этапы сборки и сборки, избегая использования сочлененных систем со сложной проводкой с возможностью повреждения и простоев, что значительно сокращает время обслуживания.

В зависимости от технологии передачи **роторные коллекторы** могут обрабатывать мощность, данные или и то, и другое в одном комбинированном решении; диапазон мощности может варьироваться от милливатт до мегаватт в зависимости от требований приложений и конфигурации; данные также могут быть цифровыми или аналоговыми.fieldbus) до 1 Гбит/с.

## Индекс

* 1Типы вращающихся коллекторов [1]
	+ 1.1Электрические вращающиеся коллекторы с технологией проводящих блоков
	+ 1.2Электрические вращающиеся коллекторы с технологией жидких металлов
	+ 1.3Электрические вращающиеся коллекторы с технологией щеток с несколькими рядами
	+ 1.4Электрические вращающиеся коллекторы с *беспроводной* или *бесконтактной технологией*
* 2Сводная таблица по различным технологиям вращающихся коллекторов
* 3Волоконно-оптические вращающиеся соединения
* 4Примечания
* 5Внешние ссылки

## Типы вращающихся коллекторов

Из-за большой неоднородности использования скользящих колец на протяжении многих лет были разработаны различные контактные технологии, которые могут различаться по форме и материалам. Сегодня доступно 4 основных типа контактов:

* Проводящие блоки (conductive blocks)
* Жидкие металлы (liquid metal)
* Щетки (fibre brush)
* Wireless

### Электрические вращающиеся коллекторы с технологией проводящих блоков

ссылка=https://it.wikipedia.org/wiki/File:Slip-rings-conductive-blocks-a-carboncino.png|мини|Работа вращающегося коллектора с технологией проводящих блоков
Токопроводящие блочные **поворотные коллекторы** (также *называемые проводящими блоками* или *углеродными щеточными скользящими кольцами*), вероятно, самый простой. Он используется в основном для низкотехнологичных приложений, как правило, для передачи энергии или простых сигналов. Щетки состоят из блоков, сформированных таким образом, что они соприкасаются с кольцами. Материалы блоков варьируются от более классического графита для передачи мощности до более сложных сплавов из драгоценных металлов для передачи сигналов. Щетки обычно заряжаются через пружину, чтобы поддерживать постоянный контакт даже при ударе и вибрации, а также для компенсации расхода блоков с течением времени. Высокий износ этой технологии приводит к необходимости обслуживания через регулярные промежутки времени, чтобы избежать застоя проводящей пыли в скользящем кольце.

 Легко настраивается, покупая отдельно только щетки и кольца, строя механику в доме
 Низкая стоимость

### Электрические вращающиеся коллекторы с технологией жидких металлов

ссылка=https://it.wikipedia.org/wiki/File:Metal-liquid-slip-rings-mercury.png|мини|Эксплуатация вращающегося коллектора с технологией жидких металлов
Этот тип был наиболее широко используется в прошлом благодаря производительности, которая может быть достигнута в небольших размерах. Эта технология не предполагает использования щеток или колец. Вместо них используется жидкий металл, который, будучи проводником, обеспечивает передачу между статической и вращающейся частями. Наиболее часто используемым жидким металлом была ртуть, которую теперь иногда заменяют сплавом Галлия (Ga). На сегодняшний день эта технология используется несколькими рынками из-за ограничений, налагаемых законодательством ROHS на использование тяжелых металлов и их токсичный характер в случае утечек.

 Высокая плотность электрического тока
 Дешевые

### Электрические вращающиеся коллекторы с технологией щеток с несколькими рядами

ссылка=https://it.wikipedia.org/wiki/File:Slip-rings-fiber-brush.png|мини|Эксплуатация вращающегося коллектора с технологией щеток
Этот тип в настоящее время наиболее широко используется из-за присущей ему гибкости использования, что позволяет использовать его в широком спектре приложений, от передачи высоких мощностей до высокочастотных сигналов. Щетки могут быть монофиларными для небольших капсул Slip Rings (с каркасом) или мультифиларными для больших Slip Rings. Multifilar Brush Slip Rings Technology является наиболее показательным с точки зрения качества и срока службы контакта; износ и пыль ограничены из-за небольшого трения между контактами. Многожильные щетки состоят из пучка тонких металлических нитей, что гарантирует качественный контакт и ограниченный износ благодаря высокой степени гибкости. Опять же, как и в случае с технологией токопроводящих блоков, различные контактные материалы и подложки могут использоваться для обеспечения лучшей производительности. Обычно для передачи энергии используются сплавы стали или других бедных металлов, а для передачи электрических сигналов используется закаленный сплав золота. Эта разница в использовании материалов в основном обусловлена лучшими проводящими свойствами золота с течением времени, поскольку оно не боится окисления.

 Не требует обслуживания
 Передача высокочастотных электрических сигналов до 10 ГГц

### Электрические вращающиеся коллекторы с *беспроводной* или *бесконтактной технологией*

ссылка=https://it.wikipedia.org/wiki/File:Slip-rings-wireless-contactless.png|мини|Работа вращающегося коллектора с беспроводной технологией
I Slip Ring Wireless-это новый тип на рынке, все еще мало распространенный, который использует емкостную связь между двумя арматурами конденсатора или индуктивную связь между двумя катушками (или катушками). Одна из двух частей вращающаяся, другая статическая; между ними нет механического контакта, и между ними также может быть вставлен соответствующий материал. Он может передавать как мощность, так и сигналы с использованием высокочастотных токов. Эффективность меньше по сравнению с другими технологиями и обратно пропорциональна расстоянию между двумя сторонами.

Основными преимуществами являются отсутствие износа и возможность иметь высокую степень герметичности/защиты; поэтому беспроводные кольца скольжения подходят для применений, характеризующихся высокой скоростью вращения и сложным обслуживанием. К недостаткам можно отнести малую мощность, до 150 Вт, низкую эффективность и необходимость включения активной электроники для возбуждения катушки (или, в скользящем кольце с емкостной связью, заряд индукционной арматуры). Передача полевых шин обычно достигается через модуль Wi-Fi или bluetooth, встроенный в электронику-каждому полевым шинам нужен специальный модуль.

 Не требует обслуживания
 Высокая степень защиты

## Волоконно-оптические вращающиеся соединения

ссылка=https://it.wikipedia.org/wiki/File:Come-funziona-slip-ring-a-fibra-ottica.png|мини|Работа вращающегося коллектора с оптоволоконной технологией
Оптоволоконное вращающееся соединение является оптическим эквивалентом электрического скользящего кольца. Эти устройства обеспечивают непрерывное вращение одного или нескольких оптических волокон, сохраняя при этом сигналы, передаваемые по оси передачи волокон, неизменными. FORJ широко используются в медицинских системах (OCTs)и других различных приложениях, где важно, чтобы оптические волокна не переплетались.

Существуют сотни патентов на управление 2 или более канальными FORJ, но только некоторые из них доступны по приемлемым для рынка ценам.

Таким образом, FORJ являются пассивными компонентами с очень точной функцией: обеспечение того, чтобы передача по оптическому волокну происходила наилучшим образом, с минимальными потерями, пока один из двух концов вращается. Для оценки качества FORJ есть основные параметры, которые необходимо учитывать, в данном случае:

* Потеря вставки( IL): то есть потеря вставки. Как и во всех линиях передачи, вы будете иметь потерю мощности (измеренную в дБ), вызванную соединением различных материалов (включая сопрягаемые жидкости) или механическими допусками FORJ. Как легко представить, хороший FORJ предназначен для минимизации этих потерь. Значение IL для превосходного изготовления FORJ составляет около 0,5-1 дБ для одного канала и около 3 дБ для многоканальных.
* Изменение потерь вставки (wow): это изменение IL относительно полного вращения ротора FORJ относительно его статора. хороший FORJ может иметь изменение круга + / - 0.25 dB. Wow также можно использовать в качестве диагностического параметра FORJ.
* Return Loss( RL): то есть мера силы отраженного сигнала (от FORJ к источнику в конкретном случае). Как и предыдущие параметры, RL также имеет первостепенное значение; это связано с тем, что почти все лазеры чувствительны к оптическим отражениям, которые вызывают в них изменения спектра излучения и, следовательно, джиттеры мощности. Типичные параметры RL для хорошей конструкции FORJ составляют около 60 дБ на волокнах SM и 40 дБ на волокнах MM.

Для одноканальных FORJ (будь то SM или MM) довольно простая механическая конструкция позволяет иметь очень компактные размеры, высокую скорость вращения (обычно до 10000 об / мин) и высокую надежность с практически несуществующим ухудшением производительности.

С другой стороны, механическая структура многоканальных FORJ намного сложнее и требует оптических выравниваний, которые обычно выполняются вручную, когда требуются очень высокие характеристики. Не приводя к полному отсутствию сигнала, неправильное выравнивание вызывает нежелательные эффекты вторичного порядка, такие как IL или RL, сильно зависящие от передаваемой длины волны, высокие PMD (дисперсия режима поляризации) и проблемы перекрестных помех, то есть помехи между различными оптическими каналами. Разница в 0,5-1 дБ на IL обычно может приниматься для длин волн от 1310 нм до 1550 нм. Точно так же PMD-это мера удлинения импульса из-за разной скорости передачи ортогональных мод поляризации. PMD не учитывается, если полоса пропускания меньше 1 Гбит / с.

Еще одним важным параметром при выборе FORJ, безусловно, является размер. FORJ-это компонент, который обычно интегрируется в другие вращающиеся устройства (скользящее кольцо, радиочастотное вращающееся соединение и т. д.), занимая центр вращающейся системы. Таким образом, размер FORJ значительно повлияет на конечный размер готовой системы. Меньший FORJ положительно повлияет на стоимость окончательной системы.

FORJ также могут использоваться в подводных лодках, где требуется компенсация для повышения давления из-за глубины. Та же заполняющая жидкость может использоваться в качестве смазочной жидкости и соответствовать коэффициентам на границе раздела Ротор/статор.

 Высокая частота