Точность интерполяции.

Для определения положения линейной оси считывающая головка энкодера перемещается по шкале и «считывает» изменения света (для оптических энкодеров) или магнитного поля (для магнитных типов). Когда считывающая головка регистрирует эти изменения, она генерирует синусоидальные и косинусоидальные сигналы, смещенные на 90 градусов друг от друга (называемые «квадратурными сигналами»). Эти аналоговые синусоидальные и косинусоидальные сигналы преобразуются в цифровые сигналы, которые затем интерполируются — в некоторых случаях в 16 000 и более раз — для повышения разрешения. Но интерполяция может быть точной только в том случае, если исходные аналоговые сигналы не содержат ошибок. Любое несовершенство синусоидальных и косинусоидальных сигналов, называемое ошибкой подразбиения, ухудшает качество интерполяции и снижает точность кодера.

Ошибка дробления является циклической, возникающей с каждым интервалом шкалы или шага сканирования (т.е. с каждым периодом сигнала), но она не накапливается и не зависит от шкалы или длины хода. Двумя основными причинами SDE являются механические неточности и несовпадение шкалы и считывающей головки, хотя гармонические помехи также могут вызывать искажения синусоидальных и косинусоидальных сигналов.

Использование шаблона Лиссажу для определения ошибки подразделения

Чтобы проанализировать ошибку подразделения, величина синусоидального сигнала отображается на графике XY в зависимости от величины косинусоидального сигнала с течением времени. Это создает так называемый узор «Лиссажу».

При графике, центрированном по координате 0,0, если сигналы сдвинуты по фазе ровно на 90 градусов и имеют амплитуду 1:1, график примет форму идеального круга. Ошибка подразбиения может проявляться как смещение центральной точки или как разница в фазе (синусоидальный и косинусный сдвиг не точно на 90 градусов) или амплитуде между синусоидальным и косинусоидальным сигналами. Даже в высококачественных энкодерах SDE может составлять от 1 до 2 процентов периода сигнала, поэтому электроника обработки сигналов часто включает поправки на усиление, фазу и смещение для противодействия ошибкам дробления.

Прямые приводы требуют высокоточных энкодеров

Точность энкодера важна для приложений позиционирования, приводимых в действие роторными двигателями с механической связью, но точность особенно важна, когда используется линейный двигатель с прямым приводом. Разница заключается в том, как контролируется скорость.

В традиционном применении вращающегося двигателя поворотный энкодер, прикрепленный к двигателю, предоставляет информацию о скорости, а линейный энкодер предоставляет информацию о положении. Но в приложениях с прямым приводом поворотный энкодер отсутствует. Линейный энкодер обеспечивает обратную связь как по скорости, так и по положению, при этом информация о скорости получается на основе положения энкодера. Ошибка подразбиения, которая ухудшает способность энкодера точно сообщать о положении и, следовательно, получать информацию о скорости, может привести к пульсациям скорости.

Кроме того, системы прямого привода могут работать с высоким коэффициентом усиления контура управления, что позволяет им быстро реагировать на исправление ошибок в положении или скорости. Но по мере увеличения частоты ошибки контроллер не может справиться с ошибкой, и двигатель потребляет больше тока, пытаясь отреагировать, что приводит к слышимому шуму и чрезмерному нагреву двигателя.