Sai số nội suy của đĩa encoder sin/cos đến từ đâu? 4 chỉ tiêu đánh giá chất lượng tín hiệu
Độ lệch DC, biên độ không bằng nhau, sai lệch pha so với 90° và méo hài của tín hiệu sin/cos sẽ gây ra sai số nội suy có tính chu kỳ trong mỗi chu kỳ tín hiệu. Bài viết đưa ra cách ước tính từng hạng mục, các yếu tố ảnh hưởng từ phía đĩa encoder và cách kiểm tra tín hiệu bằng hình Lissajous.
2026-10-05 · Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd.
Đầu đọc sin/cos xuất hai tín hiệu lệch pha 90°; mạch nội suy dùng hai tín hiệu này để tính pha, chia một chu kỳ tín hiệu thành hàng trăm, hàng nghìn phần. Tín hiệu lý tưởng có biên độ hai kênh bằng nhau, không có độ lệch DC, vuông pha chính xác và dạng sóng là sin thuần. Bất kỳ hạng mục nào bị sai lệch cũng sẽ gây ra sai số nội suy có tính chu kỳ trong mỗi chu kỳ tín hiệu.
1. Bốn chỉ tiêu và sai số do chúng gây ra
| Chỉ tiêu | Số lần sai số xuất hiện trong một chu kỳ tín hiệu | Biên độ sai số (khi sai lệch nhỏ, tính theo góc điện) |
|---|---|---|
| Độ lệch DC (giá trị tương đối so với biên độ: ε) | 1 lần | Khoảng ε rad |
| Biên độ không bằng nhau (chênh lệch tương đối δ) | 2 lần | Khoảng δ/2 rad |
| Sai lệch pha so với 90° (φ) | 2 lần | Khoảng φ/2 rad |
| Sóng hài bậc ba | 4 lần | Tăng theo hàm lượng sóng hài |
2. Ví dụ tính toán: đĩa encoder 2048 vạch
Với 2048 vạch, một chu kỳ tín hiệu là 360° ÷ 2048 ≈ 632,8″. Góc điện 1 rad tương ứng với 632,8″ ÷ 2π ≈ 100,7″:
- Độ lệch DC 1%: sai số khoảng 0,01 rad, tức khoảng 1,0″
- Biên độ chênh nhau 2%: sai số khoảng 0,01 rad, tức khoảng 1,0″
- Sai lệch pha 1° (khoảng 0,0175 rad): sai số khoảng 0,0087 rad, tức khoảng 0,9″
Hệ số nội suy càng cao thì các sai số này càng rõ rệt. Nhiều chip nội suy có chức năng tự động hiệu chỉnh độ khuếch đại và độ lệch DC, có thể giảm hai hạng mục đầu, nhưng chất lượng hình mẫu của bản thân đĩa encoder vẫn là nền tảng.
3. Các yếu tố ảnh hưởng từ phía đĩa encoder
- Hệ số lấp đầy và chất lượng mép vạch chia: quyết định mức độ dạng sóng gần với hình sin, ảnh hưởng đến sóng hài
- Độ đồng đều bước vạch: ảnh hưởng đến sai số chia vạch trên toàn vòng
- Mật độ quang học hoặc độ tương phản hệ số phản xạ: quyết định biên độ tín hiệu và tỷ số tín hiệu trên nhiễu, xem Độ tương phản giữa hệ số phản xạ cao và thấp của đĩa encoder phản xạ
- Độ lệch tâm: gây ra sai số góc có chu kỳ một lần mỗi vòng, đồng thời làm biên độ tín hiệu dao động theo góc quay
- Khe hở và độ nghiêng giữa đĩa encoder và đầu đọc: ảnh hưởng đến biên độ và tính đồng nhất của hai kênh tín hiệu
4. Kiểm tra tín hiệu bằng hình Lissajous
Đưa hai tín hiệu sin, cos vào máy hiện sóng ở chế độ XY rồi quay đĩa encoder: tín hiệu lý tưởng cho một đường tròn chuẩn. Tâm đường tròn lệch khỏi gốc tọa độ cho thấy có độ lệch DC; hình biến thành elip nằm ngang hoặc thẳng đứng cho thấy biên độ không bằng nhau; elip bị nghiêng cho thấy pha sai lệch so với 90°; đường tròn có dạng đa giác cho thấy sóng hài lớn. Khi nghiệm thu có thể ghi lại biên độ, độ lệch DC, độ lệch pha và hàm lượng sóng hài.
Khi hỏi giá, vui lòng ghi rõ số chu kỳ tín hiệu, model đầu đọc hoặc chip nội suy, cùng các yêu cầu về hệ số lấp đầy và chất lượng mép vạch.
Bài viết do phòng kỹ thuật của Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. biên soạn. Jingzheng Optoelectronics sản xuất đĩa encoder thủy tinh, đĩa encoder kim loại phản xạ, đĩa encoder PC và đĩa encoder theo yêu cầu. Website: www.encoderdisk.cn, điện thoại: 0316-8933331.