ความคลาดเคลื่อนการอินเทอร์โพเลชันของจานเอ็นโค้ดเดอร์ไซน์/โคไซน์เกิดจากสาเหตุใด? ดูคุณภาพสัญญาณจาก 4 ตัวชี้วัดนี้
ออฟเซ็ต DC (DC offset) แอมพลิจูดที่ไม่เท่ากัน เฟสที่เบี่ยงเบนจาก 90° และความเพี้ยนฮาร์มอนิกของสัญญาณไซน์/โคไซน์ (sin/cos) ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนการอินเทอร์โพเลชัน (interpolation error) แบบเป็นคาบในทุกคาบสัญญาณ บทความนี้ให้วิธีประมาณค่าของแต่ละรายการ ปัจจัยที่มีผลฝั่งจานเอ็นโค้ดเดอร์ (encoder disc) และวิธีตรวจสอบสัญญาณด้วยรูปลิสซาจู (Lissajous figure)
2026-10-05 · Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd.
หัวอ่านไซน์/โคไซน์ (sin/cos) ให้เอาต์พุตเป็นสัญญาณสองช่องที่มีเฟสต่างกัน 90° วงจรอินเทอร์โพเลชัน (interpolation) ใช้สัญญาณทั้งสองช่องนี้คำนวณเฟส แล้วแบ่งสัญญาณหนึ่งคาบออกเป็นหลายร้อยถึงหลายพันส่วน สัญญาณในอุดมคติมีแอมพลิจูดของทั้งสองช่องเท่ากัน ไม่มีออฟเซ็ต DC (DC offset) ตั้งฉากกันพอดี (quadrature) และมีรูปคลื่นเป็นไซน์บริสุทธิ์ หากมีรายการใดเบี่ยงเบนไป จะเกิดความคลาดเคลื่อนการอินเทอร์โพเลชันแบบเป็นคาบในทุกคาบสัญญาณ
1. ตัวชี้วัดสี่รายการและความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้น
| ตัวชี้วัด | จำนวนครั้งที่ความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้นในหนึ่งคาบสัญญาณ | แอมพลิจูดของความคลาดเคลื่อน (กรณีเบี่ยงเบนเล็กน้อย, มุมทางไฟฟ้า) |
|---|---|---|
| ออฟเซ็ต DC (ค่าสัมพัทธ์เทียบแอมพลิจูด ε) | 1 ครั้ง | ประมาณ ε rad |
| แอมพลิจูดไม่เท่ากัน (ผลต่างสัมพัทธ์ δ) | 2 ครั้ง | ประมาณ δ/2 rad |
| เฟสเบี่ยงเบนจาก 90° (φ) | 2 ครั้ง | ประมาณ φ/2 rad |
| ฮาร์มอนิกลำดับที่สาม | 4 ครั้ง | เพิ่มขึ้นตามปริมาณฮาร์มอนิก |
2. ตัวอย่างการคำนวณ: จานเอ็นโค้ดเดอร์ 2048 เส้น
ที่ 2048 เส้น หนึ่งคาบสัญญาณเท่ากับ 360° ÷ 2048 ≈ 632.8″ มุมทางไฟฟ้า 1 rad จึงเท่ากับ 632.8″ ÷ 2π ≈ 100.7″:
- ออฟเซ็ต DC 1%: ความคลาดเคลื่อนประมาณ 0.01 rad หรือประมาณ 1.0″
- แอมพลิจูดต่างกัน 2%: ความคลาดเคลื่อนประมาณ 0.01 rad หรือประมาณ 1.0″
- เฟสเบี่ยงเบน 1° (ประมาณ 0.0175 rad): ความคลาดเคลื่อนประมาณ 0.0087 rad หรือประมาณ 0.9″
ยิ่งตัวคูณการอินเทอร์โพเลชันสูง ความคลาดเคลื่อนเหล่านี้ยิ่งเห็นได้ชัด ชิปอินเทอร์โพเลชันหลายรุ่นมีฟังก์ชันชดเชยเกนและออฟเซ็ตอัตโนมัติ (automatic gain/offset correction) ซึ่งช่วยลดสองรายการแรกได้ แต่คุณภาพลวดลายของจานเอ็นโค้ดเดอร์เองยังคงเป็นพื้นฐาน
3. ปัจจัยที่มีผลฝั่งจานเอ็นโค้ดเดอร์
- ดิวตี้ไซเคิล (duty cycle) และคุณภาพขอบของเส้นสเกล: กำหนดว่ารูปคลื่นใกล้เคียงไซน์เพียงใด และส่งผลต่อฮาร์มอนิก
- ความสม่ำเสมอของระยะพิตช์เกรตติง: ส่งผลต่อความคลาดเคลื่อนของการแบ่งสเกลตลอดทั้งรอบ
- ความหนาแน่นทางแสงหรือคอนทราสต์ของค่าการสะท้อนแสง: กำหนดแอมพลิจูดของสัญญาณและอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) ดูรายละเอียดที่คอนทราสต์ของค่าการสะท้อนแสงสูงและต่ำของจานเอ็นโค้ดเดอร์แบบสะท้อน
- ความเยื้องศูนย์: ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนเชิงมุมหนึ่งรอบต่อการหมุนหนึ่งรอบ และทำให้แอมพลิจูดของสัญญาณผันผวนตามมุมการหมุน
- ระยะช่องว่างและความเอียงระหว่างจานเอ็นโค้ดเดอร์กับหัวอ่าน: ส่งผลต่อแอมพลิจูดและความสอดคล้องกันของสัญญาณทั้งสองช่อง
4. ตรวจสอบสัญญาณด้วยรูปลิสซาจู
ต่อสัญญาณ sin และ cos สองช่องเข้ากับออสซิลโลสโคปในโหมด XY แล้วหมุนจานเอ็นโค้ดเดอร์: สัญญาณในอุดมคติจะเป็นวงกลมสมบูรณ์ หากจุดศูนย์กลางของวงกลมเลื่อนออกจากจุดกำเนิด แสดงว่ามีออฟเซ็ต DC (DC offset) หากกลายเป็นวงรีในแนวนอนหรือแนวตั้ง แสดงว่าแอมพลิจูดไม่เท่ากัน หากวงรีเอียง แสดงว่าเฟสเบี่ยงเบนจาก 90° หากเส้นรอบวงมีลักษณะเป็นรูปหลายเหลี่ยม แสดงว่ามีฮาร์มอนิกค่อนข้างมาก ในการตรวจรับสามารถบันทึกแอมพลิจูด ออฟเซ็ต ผลต่างเฟส และปริมาณฮาร์มอนิกไว้ได้
เมื่อขอใบเสนอราคา โปรดระบุจำนวนคาบสัญญาณ รุ่นของหัวอ่านหรือชิปอินเทอร์โพเลชัน รวมถึงข้อกำหนดด้านดิวตี้ไซเคิลและคุณภาพขอบเส้นสเกล
บทความนี้รวบรวมโดยฝ่ายวิศวกรรมของ Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. ทั้งนี้ Jingzheng Optoelectronics ผลิตจานเอ็นโค้ดเดอร์แก้ว จานเอ็นโค้ดเดอร์โลหะแบบสะท้อน จานเอ็นโค้ดเดอร์ PC และจานเอ็นโค้ดเดอร์สั่งทำพิเศษ เว็บไซต์ทางการ www.encoderdisk.cn โทรศัพท์ 0316-8933331