Когда энкодер обнаруживает изменение магнетизма (для магнитных энкодеров) или освещенности (для оптических энкодеров), он выдает два аналоговых синусоидальных напряжения, сдвинутых по фазе на 90 градусов. Эти аналоговые сигналы являются интерполированный(делится на меньшие приращения электроникой энкодера) для увеличения мощности энкодера разрешение а затем преобразуются в цифровые выходные сигналы.

При наличии ошибок в исходных синусоидальных сигналах — из—за считывающей головки энкодера, измерительной шкалы (для линейных энкодеров) или диска (для поворотных энкодеров) — качество интерполяции ухудшится, а точность энкодера снизится.

Ошибки, вызванные считывающей головкой энкодера, могут быть проанализированы путем построения синусоидальных и косинусоидальных сигналов энкодера на фигуре Лиссажу (также называемой Кривая Лиссажу).

Ошибки считывающей головки кодера часто называют ошибками разделения или циклическими ошибками, поскольку они возникают с каждым периодом сигнала.

Чтобы создать фигуры Лиссажу, величины сигналов отображаются во времени с синусоидальной волной на оси Y и косинусоидальной волной на оси X. Для синусоидальных сигналов, сдвинутых на 90 градусов (называемых квадратурными сигналами), результирующая фигура Лиссажу должна образовывать идеальный круг с центром в положении 0,0, причем размер круга соответствует амплитуде сигналов.

Отклонения в размере окружности указывают на ошибку усиления, в то время как отклонения в положении фигур Лиссажу (не центрированных на 0,0) указывают на ошибку смещения. Ошибки как усиления, так и смещения могут быть вызваны процессом формирования сигнала в электронике энкодера. Если фигура эллиптическая, а не круглая, это указывает на фазовую ошибку, при которой синусоидальный и косинусоидальный сигналы смещены не точно на 90 градусов. Фазовая ошибка вызвана квантование — процесс преобразования непрерывного аналогового синусоидального/косинусоидального сигнала в дискретный цифровой сигнал.

Процесс интерполяции включает в себя разделение круглой фигуры Лиссажу на более мелкие сегменты и использование этих сегментов для создания прямоугольного цифрового выходного сигнала (или двоичного слова). Если фигура Лиссажу не является идеальной окружностью, расстояние между краями прямоугольной волны будет неточным и приведет к ошибочным показаниям положения. Электроника энкодера иногда включает в себя механизмы коррекции усиления, смещения и фазы, чтобы уменьшить влияние ошибок, связанных с подразделениями.

Погрешности отдельных подразделений не зависят от диапазона измерений и не накапливаются, но они могут быть проблематичными для систем, требующих очень жесткого регулирования положения или скорости, особенно для прямых приводов, таких как линейные двигатели. Это связано с тем, что линейные двигатели обычно используют один энкодер для получения информации как о положении, так и о скорости, причем скорость определяется по показаниям положения.

Если ошибки в подразделениях не будут исправлены, кодировщик не сможет предоставить точную информацию о местоположении, и, в свою очередь, информация о скорости будет неточной. Прямые приводы часто работают с высоким коэффициентом усиления контура управления, поэтому они могут быстро реагировать на ошибки в положении или скорости. Но по мере увеличения частоты вращения двигателя увеличивается и частота возникновения ошибок, и контроллер становится неспособным реагировать достаточно быстро, чтобы справиться с ошибкой. Попытка контроллера не отставать приводит к тому, что двигатель потребляет большой ток, что может вызвать слышимый шум и чрезмерное нагревание двигателя.

Автор художественного изображения: Бекхофф