Precisión de la interpolación.

Para determinar la posición de un eje lineal, un codificador lee la cabeza viaja a lo largo de una escala y "lee" los cambios en la luz (para codificadores ópticos) o el campo magnético (para tipos magnéticos). A medida que la cabeza de lectura registra estos cambios, produce señales sinusoidales y coseno que se desplazan a 90 grados entre sí (denominadas "señales de cuadratura"). Estas señales analógicas sinusoidal y coseno se convierten en señales digitales, que luego se interpolan, en algunos casos, en un factor de 16,000 o más, para aumentar la resolución. Pero la interpolación solo puede ser precisa si las señales analógicas originales no tienen errores. Cualquier imperfección en las señales sinusoidal y coseno, denominadas error subdivisional, degrada la calidad de la interpolación y reduce la precisión del codificador.

El error subdivisional es cíclico, que ocurre con cada intervalo de la escala o paso de escaneo (es decir, con cada período de señal), pero no se acumula y es independiente de la escala o la longitud de viaje. Las dos causas principales de SDE son las inexactitudes mecánicas y la desalineación entre la escala y la cabeza de lectura, aunque las perturbaciones armónicas también pueden causar distorsiones en las señales sinusoidal y cosena.

Usar un patrón lissojoso para determinar el error subdivisional

Para analizar el error subdivisional, la magnitud de la señal de onda sinusoidal se representa en un gráfico XY contra la magnitud de la señal de onda coseno, con el tiempo. Esto crea lo que se conoce como un patrón "Lissajous".

Con la parcela centrada en la coordenada 0,0, si las señales se desplazan en fase exactamente 90 grados y tienen una amplitud 1: 1, la gráfica formará un círculo perfecto. El error subdivisional puede manifestarse como un desplazamiento del punto central, o como diferencias en la fase (desplazamiento sinusoidal y coseno no exactamente 90 grados) o amplitud entre las señales seno y coseno. Incluso en codificadores de alta calidad, SDE puede ser del 1 al 2 por ciento del período de señal, por lo que la electrónica de procesamiento de señal a menudo incluye correcciones de ganancia, fase y compensación para contrarrestar los errores subdivisionales.

Las unidades directas requieren codificadores de alta precisión

La precisión del codificador es importante para posicionar aplicaciones impulsadas por motores rotativos acoplados mecánicamente, pero la precisión es especialmente crítica cuando se utiliza un motor lineal de accionamiento directo. La diferencia radica en cómo se controla la velocidad.

En una aplicación tradicional del motor rotativo, un codificador giratorio conectado al motor proporciona información de velocidad, mientras que el codificador lineal proporciona información de posición. Pero en aplicaciones de accionamiento directo, no hay codificador rotativo. El codificador lineal proporciona retroalimentación tanto para la velocidad como para la posición, y la información de velocidad se deriva de la posición del codificador. El error subdivisional, que perjudica la capacidad del codificador para informar con precisión la posición y, por lo tanto, derivar información de velocidad, puede conducir a la velocidad de velocidad.

Además, los sistemas de accionamiento directo se pueden operar con altas ganancias de bucle de control, lo que les permite responder rápidamente para corregir errores en posición o velocidad. Pero a medida que aumenta la frecuencia del error, el controlador no puede mantenerse al día con el error, y el motor atrae más corriente tratando de responder, lo que resulta en ruido audible y calentamiento excesivo del motor.