Точність інтерполяції.

Щоб визначити положення лінійної осі, зчитувальна головка кодера рухається вздовж шкали та «зчитує» зміни світла (для оптичних кодерів) або магнітного поля (для магнітних типів). Коли зчитувальна головка реєструє ці зміни, вона створює синусоїдні та косинусові сигнали, зміщені на 90 градусів один відносно одного (так звані «квадратурні сигнали»). Ці аналогові синусоїдні та косинусові сигнали перетворюються на цифрові сигнали, які потім інтерполюються — у деяких випадках із коефіцієнтом 16 000 або більше — для збільшення роздільної здатності. Але інтерполяція може бути точною, лише якщо оригінальні аналогові сигнали без помилок. Будь-яка недосконалість у сигналах синуса та косинуса, яка називається помилкою підрозділу, погіршує якість інтерполяції та знижує точність кодера.

Помилка підрозподілу є циклічною, виникає з кожним інтервалом шкали або кроку сканування (тобто з кожним періодом сигналу), але вона не накопичується і не залежить від масштабу або довжини шляху. Двома основними причинами SDE є механічні неточності та розбіжність між шкалою та зчитувальною голівкою, хоча гармонійні збурення також можуть спричинити спотворення синусоїдних і косинусних сигналів.

Використання шаблону Ліссажу для визначення помилки підрозділу

Щоб проаналізувати помилку підрозділу, величина синусоїдального сигналу наноситься на XY-графіку проти величини косинусного сигналу протягом часу. Це створює те, що називається візерунком «Ліссажу».

З центром графіка в координаті 0,0, якщо сигнали зсунуті по фазі точно на 90 градусів і мають амплітуду 1:1, графік утворює ідеальне коло. Помилка підрозділу може виявлятися як зсув центральної точки або різниця у фазі (синус і косинус зміщується не точно на 90 градусів) або амплітуда між синусом і косинусом сигналів. Навіть у високоякісних кодерах SDE може становити від 1 до 2 відсотків періоду сигналу, тому електроніка обробки сигналу часто включає коригування підсилення, фази та зсуву для протидії помилкам підрозділу.

Для прямих приводів потрібні високоточні кодери

Точність кодера важлива для додатків позиціонування, які керуються обертовими двигунами з механічним з’єднанням, але точність особливо важлива, коли використовується лінійний двигун із прямим приводом. Різниця полягає в тому, як контролюється швидкість.

У традиційному застосуванні роторного двигуна поворотний кодер, прикріплений до двигуна, надає інформацію про швидкість, тоді як лінійний кодер надає інформацію про положення. Але в додатках з прямим приводом поворотний енкодер відсутній. Лінійний кодер забезпечує зворотний зв’язок як для швидкості, так і для положення, причому інформація про швидкість отримується з положення кодера. Помилка підрозділу, яка погіршує здатність кодера точно повідомляти про положення та, отже, отримувати інформацію про швидкість, може призвести до пульсацій швидкості.

Крім того, системи прямого приводу можуть працювати з високим коефіцієнтом підсилення контуру керування, що дозволяє їм швидко реагувати на виправлення помилок у положенні чи швидкості. Але коли частота помилки зростає, контролер не в змозі впоратися з помилкою, і двигун споживає більше струму, намагаючись реагувати, що призводить до звукового шуму та надмірного нагрівання двигуна.