De onde vem o erro de interpolação dos discos de encoder seno/cosseno? Os 4 indicadores de qualidade do sinal
O offset CC, a diferença de amplitude, o desvio de fase em relação a 90° e a distorção harmônica dos sinais seno/cosseno geram um erro de interpolação periódico em cada período do sinal. Este artigo apresenta o método de estimativa de cada item, os fatores do lado do disco e como verificar o sinal com a figura de Lissajous.
2026-10-05 · Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd.
A cabeça de leitura seno/cosseno gera dois sinais defasados de 90°; o circuito de interpolação usa esses dois sinais para calcular a fase e dividir um período do sinal em centenas ou milhares de partes. Em um sinal ideal, os dois canais têm a mesma amplitude, não há offset CC, a quadratura é exata e a forma de onda é senoidal pura. Qualquer desvio em um desses itens gera um erro de interpolação periódico em cada período do sinal.
1. Os quatro indicadores e os erros que causam
| Indicador | Ocorrências do erro em um período do sinal | Amplitude do erro (pequenos desvios, ângulo elétrico) |
|---|---|---|
| Offset CC (amplitude relativa ε) | 1 vez | aprox. ε rad |
| Diferença de amplitude (diferença relativa δ) | 2 vezes | aprox. δ/2 rad |
| Desvio de fase em relação a 90° (φ) | 2 vezes | aprox. φ/2 rad |
| Terceira harmônica | 4 vezes | Aumenta com o conteúdo harmônico |
2. Exemplo de cálculo: disco de encoder de 2048 linhas
Com 2048 linhas, um período do sinal corresponde a 360° ÷ 2048 ≈ 632,8″. Um ângulo elétrico de 1 rad corresponde a 632,8″ ÷ 2π ≈ 100,7″:
- Offset CC de 1%: erro de cerca de 0,01 rad, ou seja, cerca de 1,0″
- Diferença de amplitude de 2%: erro de cerca de 0,01 rad, ou seja, cerca de 1,0″
- Desvio de fase de 1° (cerca de 0,0175 rad): erro de cerca de 0,0087 rad, ou seja, cerca de 0,9″
Quanto maior o fator de interpolação, mais evidentes ficam esses erros. Muitos chips de interpolação têm correção automática de ganho e de offset, que reduz os dois primeiros itens, mas a qualidade do padrão do próprio disco continua sendo a base.
3. Fatores do lado do disco
- Ciclo de trabalho e qualidade das bordas das graduações: determinam o quanto a forma de onda se aproxima de uma senoide e afetam as harmônicas
- Uniformidade do passo da grade: afeta o erro de divisão ao longo da volta completa
- Densidade óptica ou contraste de refletância: determina a amplitude do sinal e a relação sinal-ruído; consulte contraste entre alta e baixa refletância em discos refletivos
- Excentricidade: gera um erro angular de uma vez por volta e também faz a amplitude do sinal oscilar com o ângulo de rotação
- Folga e inclinação entre o disco e a cabeça de leitura: afetam a amplitude e a equivalência entre os dois sinais
4. Verificação do sinal com a figura de Lissajous
Ligue os sinais sin e cos a um osciloscópio no modo XY e gire o disco: o sinal ideal forma um círculo perfeito. Centro do círculo deslocado da origem indica offset CC; elipse horizontal ou vertical indica diferença de amplitude; elipse inclinada indica desvio de fase em relação a 90°; contorno poligonal indica harmônicas elevadas. Na aceitação, podem ser registrados a amplitude, o offset, a diferença de fase e o conteúdo harmônico.
Na solicitação de cotação, informe o número de períodos do sinal, o modelo da cabeça de leitura ou do chip de interpolação e os requisitos de ciclo de trabalho e de qualidade das bordas.
Este artigo foi elaborado pelo departamento de engenharia da Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. A Jingzheng Optoelectronics fabrica discos de encoder de vidro, discos de encoder metálicos refletivos, discos de encoder de PC e discos de encoder personalizados. Site: www.encoderdisk.cn; telefone: 0316-8933331.