D'où vient l'erreur d'interpolation d'un disque codeur sinus/cosinus ? 4 indicateurs de qualité du signal
L'offset continu, le déséquilibre d'amplitude, l'écart de phase par rapport à 90° et la distorsion harmonique des signaux sinus/cosinus produisent une erreur d'interpolation périodique à chaque période du signal. Cet article donne une méthode d'estimation pour chacun de ces défauts, les facteurs liés au disque codeur et la méthode de contrôle des signaux par la figure de Lissajous.
2026-10-05 · Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd.
Une tête de lecture sinus/cosinus délivre deux signaux déphasés de 90° ; le circuit d'interpolation calcule la phase à partir de ces deux signaux et subdivise une période du signal en plusieurs centaines, voire milliers de pas. Dans un signal idéal, les deux voies ont la même amplitude, ne présentent aucun offset continu, sont exactement en quadrature et ont une forme purement sinusoïdale. Tout écart sur l'un de ces points produit une erreur d'interpolation périodique à chaque période du signal.
1. Les quatre indicateurs et les erreurs qu'ils provoquent
| Indicateur | Nombre d'occurrences de l'erreur par période du signal | Amplitude de l'erreur (petits écarts, angle électrique) |
|---|---|---|
| Offset continu (rapporté à l'amplitude, ε) | 1 fois | env. ε rad |
| Déséquilibre d'amplitude (écart relatif δ) | 2 fois | env. δ/2 rad |
| Écart de phase par rapport à 90° (φ) | 2 fois | env. φ/2 rad |
| Harmonique de rang 3 | 4 fois | Augmente avec le taux d'harmoniques |
2. Exemple de calcul : disque codeur de 2 048 traits
Avec 2 048 traits, une période du signal vaut 360° ÷ 2 048 ≈ 632,8″. Un angle électrique de 1 rad correspond à 632,8″ ÷ 2π ≈ 100,7″ :
- Offset continu de 1 % : erreur d'environ 0,01 rad, soit environ 1,0″
- Écart d'amplitude de 2 % : erreur d'environ 0,01 rad, soit environ 1,0″
- Écart de phase de 1° (environ 0,0175 rad) : erreur d'environ 0,0087 rad, soit environ 0,9″
Plus le facteur d'interpolation est élevé, plus ces erreurs deviennent visibles. De nombreuses puces d'interpolation intègrent une correction automatique du gain et de l'offset qui réduit les deux premiers défauts, mais la qualité du motif du disque codeur lui-même reste la base.
3. Facteurs liés au disque codeur
- Rapport cyclique et qualité des bords des traits : déterminent la proximité de la forme d'onde avec une sinusoïde et influent sur les harmoniques
- Régularité du pas du réseau : influe sur l'erreur de division sur l'ensemble du tour
- Densité optique ou contraste de réflectance : déterminent l'amplitude du signal et le rapport signal/bruit ; voir Contraste entre réflectance haute et basse des disques codeurs réfléchissants
- Excentricité : produit une erreur angulaire d'une période par tour et fait aussi fluctuer l'amplitude du signal en fonction de l'angle de rotation
- Entrefer et inclinaison entre le disque et la tête de lecture : influent sur l'amplitude et sur la cohérence entre les deux voies
4. Contrôle des signaux par la figure de Lissajous
Appliquez les signaux sin et cos à un oscilloscope en mode XY et faites tourner le disque : un signal idéal donne un cercle parfait. Un centre décalé par rapport à l'origine indique un offset continu ; une ellipse horizontale ou verticale indique un déséquilibre d'amplitude ; une ellipse inclinée indique un écart de phase par rapport à 90° ; un contour polygonal indique un taux d'harmoniques élevé. Lors de la réception, on peut relever l'amplitude, l'offset, le déphasage et le taux d'harmoniques.
Dans votre demande de devis, indiquez le nombre de périodes de signal, la référence de la tête de lecture ou de la puce d'interpolation, ainsi que vos exigences en matière de rapport cyclique et de qualité des bords.
Cet article a été rédigé par le service d'ingénierie de Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Jingzheng Optoelectronics fabrique des disques codeurs en verre, des disques codeurs métalliques réfléchissants, des disques codeurs en PC et des disques codeurs sur mesure. Site web : www.encoderdisk.cn ; téléphone : 0316-8933331.