Что такое ошибка деления (SDE) в линейных энкодерах?

Фигуры Лиссажу

Точность интерполяции.

Для определения положения линейной оси считывающая головка датчика перемещается по шкале и «считывает» изменения в свете (для оптических датчиков) или магнитном поле (для магнитных типов). Когда считывающая головка регистрирует эти изменения, она генерирует синусоидальные и косинусоидальные сигналы, которые смещены на 90 градусов друг от друга (так называемые «квадратурные сигналы»). Эти аналоговые синусоидальные и косинусоидальные сигналы преобразуются в цифровые сигналы, которые затем интерполируются - в некоторых случаях с коэффициентом 16000 или более - для повышения разрешения. Но интерполяция может быть точной, только если исходные аналоговые сигналы без ошибок. Любое несовершенство синусоидальных и косинусоидальных сигналов, называемое ошибкой деления, ухудшает качество интерполяции и снижает точность кодера.

Ошибка деления является циклической, возникающей с каждым интервалом шкалы или шага сканирования (то есть с каждым периодом сигнала), но она не накапливается и не зависит от масштаба или длины хода. Двумя основными причинами SDE являются механические неточности и смещение между шкалой и считывающей головкой, хотя гармонические помехи также могут вызывать искажения в сигналах синуса и косинуса.

Использование шаблона Лиссажу для определения ошибки подразделения

Чтобы проанализировать ошибку деления, величина сигнала синусоидальной волны отображается на графике XY в зависимости от величины сигнала косинусоидальной волны с течением времени. Это создает то, что называется «Лиссажу».

Если график центрирован по координате 0,0, то если сигналы сдвинуты по фазе точно на 90 градусов и имеют амплитуду 1: 1, график сформирует идеальный круг. Ошибка подразделения может проявляться как смещение центральной точки или как разница в фазе (смещение синуса и косинуса не точно на 90 градусов) или амплитуда 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 в себя поправки на усиление, фазу и смещение, чтобы противодействовать ошибкам подразделений.

Для прямых приводов требуются высокоточные датчики

Точность энкодера важна для приложений позиционирования, приводимых в движение поворотными двигателями с механической связью, но точность особенно важна при использовании линейного двигателя с прямым приводом. Разница заключается в том, как скорость контролируется.

В традиционном приложении с вращающимся двигателем вращающийся датчик, прикрепленный к двигателю, предоставляет информацию о скорости, тогда как линейный датчик обеспечивает информацию о положении. Но в приложениях с прямым приводом поворотный энкодер отсутствует. Линейный датчик обеспечивает обратную связь как для скорости, так и для положения, причем информация о скорости выводится из положения датчика. Ошибка подразделений, которая ухудшает способность кодера точно сообщать о местоположении и, следовательно, получать информацию о скорости, может привести к колебаниям 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 поскольку частота ошибки увеличивается, контроллер не может справиться с ошибкой, и двигатель потребляет больше тока, пытаясь отреагировать, что приводит к слышимому шуму и чрезмерному нагреву двигателя.


Время публикации: июнь-22-2020