Précision de l'interpolation.

Pour déterminer la position d'un axe linéaire, une tête de lecture encodeur se déplace le long d'une échelle et «lit» les changements de lumière (pour les encodeurs optiques) ou le champ magnétique (pour les types magnétiques). Comme la tête de lecture enregistre ces changements, il produit des signaux sinus et cosinus qui sont décalés à 90 degrés les uns des autres (appelés «signaux de quadrature»). Ces signaux de sinus et de cosinus analogiques sont convertis en signaux numériques, qui sont ensuite interpolés - dans certains cas, par un facteur de 16 000 ou plus - pour augmenter la résolution. Mais l'interpolation ne peut être précise que si les signaux analogiques d'origine sont sans erreurs. Toute imperfection dans les signaux sinus et cosinus - appelés erreur sous-divisionnelle - dégrade la qualité de l'interpolation et réduit la précision de l'encodeur.

L'erreur de sous-division est cyclique, se produisant à chaque intervalle de l'échelle ou de la hauteur de balayage (c'est-à-dire à chaque période de signal), mais elle ne s'accumule pas et est indépendante de l'échelle ou de la longueur de voyage. Les deux principales causes de SDE sont les inexactitudes mécaniques et le désalignement entre l'échelle et la tête de lecture, bien que les perturbations harmoniques puissent également provoquer des distorsions dans les signaux sinus et cosinus.

Utilisation d'un modèle Lissajous pour déterminer l'erreur de subdivision

Pour analyser l'erreur de division, l'amplitude du signal d'onde sinusoïdale est tracée sur un graphique XY contre l'amplitude du signal d'onde de cosinus, au fil du temps. Cela crée ce que l'on appelle un modèle «Lissajous».

Avec le tracé centré sur la coordonnée 0,0, si les signaux sont décalés de 90 degrés exactement et ont une amplitude 1: 1, l'intrigue formera un cercle parfait. L'erreur de sous-division peut se manifester comme un décalage du point central, ou comme des différences de phase (décalage du sinus et du cosinus pas exactement 90 degrés) ou une amplitude entre les signaux sinus et cosinus. Même dans les encodeurs de haute qualité, SDE peut être de 1 à 2% de la période de signal, donc l'électronique de traitement du signal inclut souvent des corrections de gain, de phase et de décalage pour contrer les erreurs de sous-division.

Les disques directs nécessitent des encodeurs à haute précision

La précision de l'encodeur est importante pour le positionnement des applications entraînées par des moteurs rotatifs à couplage mécanique, mais la précision est particulièrement critique lorsqu'un moteur linéaire à entraînement direct est utilisé. La différence réside dans la façon dont la vitesse est contrôlée.

Dans une application de moteur rotatif traditionnel, un encodeur rotatif attaché au moteur fournit des informations de vitesse, tandis que l'encodeur linéaire fournit des informations de position. Mais dans les applications de lecteur direct, il n'y a pas d'encodeur rotatif. L'encodeur linéaire fournit des commentaires pour la vitesse et la position, les informations de vitesse dérivées de la position de l'encodeur. Une erreur sous-division - qui altère la capacité de l'encodeur à signaler avec précision la position et, par conséquent, à dériver des informations de vitesse - peut conduire à une ondulation de vitesse.

De plus, les systèmes d'entraînement directs peuvent être utilisés avec des gains de boucle de contrôle élevé, ce qui leur permet de répondre rapidement aux erreurs de position ou de vitesse. Mais à mesure que la fréquence de l'erreur augmente, le contrôleur n'est pas en mesure de suivre l'erreur et le moteur tire plus de courant en essayant de répondre, entraînant un bruit audible et un chauffage moteur excessif.