Точність інтерполяції.

Щоб визначити положення лінійної осі, зчитувальна головка енкодера рухається вздовж шкали та «зчитує» зміни освітленості (для оптичних енкодерів) або магнітного поля (для магнітних типів). Коли зчитувальна головка реєструє ці зміни, вона генерує синусоїдальні та косинусоїдальні сигнали, зміщені на 90 градусів один від одного (їх називають «квадратурними сигналами»). Ці аналогові синусоїдальні та косинусоїдальні сигнали перетворюються на цифрові сигнали, які потім інтерполюються — у деяких випадках у 16 ​​000 разів або більше — для збільшення роздільної здатності. Але інтерполяція може бути точною лише в тому випадку, якщо вихідні аналогові сигнали не мають помилок. Будь-яка недосконалість синусоїдальних та косинусоїдальних сигналів, яка називається похибкою поділу, погіршує якість інтерполяції та знижує точність енкодера.

Похибка підподілу є циклічною, виникає з кожним інтервалом шкали або кроком сканування (тобто з кожним періодом сигналу), але вона не накопичується та не залежить від шкали або довжини ходу. Двома основними причинами похибки підподілу є механічні неточності та неспіввідношення між шкалою та зчитувальною головкою, хоча гармонійні збурення також можуть спричиняти спотворення синусоїдальних та косинусоїдальних сигналів.

Використання шаблону Ліссажу для визначення похибки ділення

Для аналізу похибки підподілу величина синусоїдального сигналу наноситься на графік XY відносно величини косинусоїдального сигналу з плином часу. Це створює так звану «діаграму Ліссажу».

Якщо графік центрований у координаті 0,0, і сигнали зсунуті по фазі рівно на 90 градусів і мають амплітуду 1:1, графік утворюватиме ідеальне коло. Похибка поділу може проявлятися як зміщення центральної точки або як різниця у фазі (зсув синуса та косинуса не рівно на 90 градусів) або амплітуді між синусоїдальним та косинусоїдальним сигналами. Навіть у високоякісних кодерах похибка поділу може становити від 1 до 2 відсотків періоду сигналу, тому електроніка обробки сигналів часто включає корекцію посилення, фази та зміщення для протидії помилкам поділу.

Прямі приводи вимагають високоточних енкодерів

Точність енкодера важлива для позиціонування, що керується механічно з'єднаними роторними двигунами, але точність особливо критична, коли використовується лінійний двигун з прямим приводом. Різниця полягає в тому, як контролюється швидкість.

У традиційному застосуванні обертового двигуна обертовий енкодер, приєднаний до двигуна, надає інформацію про швидкість, тоді як лінійний енкодер надає інформацію про положення. Але в застосуваннях з прямим приводом обертовий енкодер відсутній. Лінійний енкодер забезпечує зворотний зв'язок як для швидкості, так і для положення, причому інформація про швидкість виводиться з положення енкодера. Похибка підрозділу, яка погіршує здатність енкодера точно повідомляти положення, а 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 або швидкості. Але зі збільшенням частоти помилки контролер не може встигати за нею, і двигун споживає більше струму, намагаючись відреагувати, що призводить до чутного шуму та надмірного нагрівання двигуна.