Precisão da interpolação.

Para determinar a posição de um eixo linear, um codificador leia a cabeça viaja ao longo de uma escala e as mudanças de "leituras" na luz (para codificadores ópticos) ou campo magnético (para tipos magnéticos). À medida que a cabeça de leitura registra essas alterações, produz sinais senoidais e cossenos que são deslocados 90 graus um do outro (referidos como "sinais de quadratura"). Esses sinais de seno e cosseno analógicos são convertidos em sinais digitais, que são então interpolados - em alguns casos, por um fator de 16.000 ou mais - para aumentar a resolução. Mas a interpolação só pode ser precisa se os sinais analógicos originais estiverem sem erros. Qualquer imperfeição nos sinais de seno e cosseno-referida como erro subdivisional-degrada a qualidade da interpolação e reduz a precisão do codificador.

O erro subdivisional é cíclico, ocorrendo a cada intervalo da escala ou tom de varredura (ou seja, a cada período de sinal), mas não se acumula e é independente da escala ou comprimento do deslocamento. As duas causas primárias de SDE são imprecisões mecânicas e desalinhamento entre a escala e a cabeça de leitura, embora os distúrbios harmônicos também possam causar distorções nos sinais senoidal e cosseno.

Usando um padrão lissajous para determinar o erro subdivisional

Para analisar o erro subdivisional, a magnitude do sinal da onda senoidal é plotada em um gráfico XY contra a magnitude do sinal da onda cosseno, ao longo do tempo. Isso cria o que é referido como um padrão "lissajous".

Com o gráfico centrado na coordenada 0,0, se os sinais forem deslocados em fase exatamente em 90 graus e tiverem uma amplitude de 1: 1, o gráfico formará um círculo perfeito. O erro subdivisional pode se manifestar como um deslocamento do ponto central, ou como diferenças na fase (mudança senoidal e de cosseno não exatamente 90 graus) ou amplitude entre os sinais senoidal e cosseno. Mesmo em codificadores de alta qualidade, o SDE pode ser de 1 a 2 % do período do sinal, portanto, as eletrônicas de processamento de sinal geralmente incluem correções de ganho, fase e deslocamento para combater erros subdivisionais.

Unidades diretas requerem codificadores de alta precisão

A precisão do codificador é importante para o posicionamento de aplicações acionadas por motores rotativos acoplados mecanicamente, mas a precisão é especialmente crítica quando um motor linear de acionamento direto está sendo usado. A diferença está em como a velocidade é controlada.

Em uma aplicação tradicional do motor rotativo, um codificador rotativo conectado ao motor fornece informações de velocidade, enquanto o codificador linear fornece informações de posição. Mas em aplicativos de unidade direta, não há codificador rotativo. O codificador linear fornece feedback para velocidade e posição, com as informações de velocidade sendo derivadas da posição do codificador. Erro subdivisional-que prejudica a capacidade do codificador de relatar com precisão a posição e, portanto, derivar informações de velocidade-pode levar à velocidade da velocidade.

Além disso, os sistemas de acionamento direto podem ser operados com ganhos de alto controle de controle, o que lhes permite responder rapidamente para corrigir erros na posição ou velocidade. Mas à medida que a frequência do erro aumenta, o controlador não consegue acompanhar o erro, e o motor desenha mais corrente tentando responder, resultando em ruído audível e aquecimento excessivo do motor.