Precisão da interpolação.

Para determinar a posição de um eixo linear, um cabeçote de leitura do codificador viaja ao longo de uma escala e “lê” mudanças na luz (para codificadores ópticos) ou no campo magnético (para tipos magnéticos). À medida que o cabeçote de leitura registra essas alterações, ele produz sinais de seno e cosseno que são deslocados 90 graus um do outro (referidos como “sinais de quadratura”). Esses sinais analógicos seno e cosseno 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 não apresentarem erros. Qualquer imperfeição nos sinais seno e cosseno — chamada de erro subdivisional — degrada a qualidade da interpolação e reduz a precisão do codificador.

O erro subdivisional é cíclico, ocorrendo com cada intervalo da escala ou passo de varredura (ou seja, com cada período do sinal), mas não se acumula e é independente da escala ou do comprimento do percurso. As duas principais causas do SDE são imprecisões mecânicas e desalinhamento entre a escala e o cabeçote de leitura, embora distúrbios harmônicos também possam causar distorções nos sinais seno 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 em relação à magnitude do sinal da onda cosseno, ao longo do tempo. Isso cria o que é conhecido como padrão “Lissajous”.

Com o gráfico centrado na coordenada 0,0, se os sinais estiverem desfasados ​​exatamente 90 graus e tiverem 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 de fase (deslocamento de seno e cosseno não exatamente 90 graus) ou amplitude entre os sinais de seno e cosseno. Mesmo em codificadores de alta qualidade, o SDE pode representar de 1 a 2 por cento do período do sinal, portanto, a eletrônica de processamento de sinal geralmente inclui correções de ganho, fase e deslocamento para combater erros de subdivisão.

Drives diretos exigem codificadores de alta precisão

A precisão do codificador é importante para aplicações de posicionamento 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 de motor rotativo, um codificador rotativo conectado ao motor fornece informações de velocidade, enquanto o codificador linear fornece informações de posição. Mas em aplicações de acionamento direto, não há codificador rotativo. O codificador linear fornece feedback para velocidade e posição, com as informações de velocidade 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 ondulação da velocidade.

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