Belirti: Lissajous dairesinin merkezi orijinden kaymış – DC ofsetin kaynakları ve teşhisi

Lissajous dairesinin merkezinin orijinden kayması DC ofset demektir; bağıl ofset ε periyot başına bir kez, yaklaşık ε rad hata üretir; 2048 çizgide %1 ofset yaklaşık 1″ eder. Bu yazı, alınan ışıktaki asimetrinin modülasyon derinliğiyle büyütüldüğü ε = κ/M ifadesini türetiyor, görev döngüsü, kaçak ışık ve karanlık akımın hangi koşullarda etkili olduğunu inceliyor, adım adım ölçüm yöntemini ve ölçüt tablosunu veriyor.

Osiloskop X-Y modunda ve DC kuplajda Lissajous dairesinin boyutu ve biçimi normaldir, ancak merkezi orijinde değil, bir tarafa kaymıştır. Bu DC ofsettir: A’ya veya B’ye konumla değişmeyen bir sabit eklenmiştir. Yol açtığı enterpolasyon hatası her sinyal periyodunda bir kez oluşur ve yüksek enterpolasyon faktörlerinde çok belirgindir. Bu yazı önce ε’nin nasıl okunacağını ve hatayı veriyor, ardından ofsetin kaynaklarını ve büyüklüklerini tek tek inceliyor, son olarak adım adım ölçüm yöntemini ve ölçütleri sunuyor.

Hata ve ε’nin okunması

A kanalını örnek alalım: A = a·cosθ + o_A. Lissajous eğrisinden veya tek kanal dalga biçiminden en büyük ve en küçük değerler okunursa:

ε_A = o_A/a = (X_max + X_min)/(X_max − X_min)

B kanalı için de aynısı geçerlidir. A = cosθ + ε olduğunda atan2 hatası periyot başına bir kez oluşur, tepe değeri tam olarak arcsin(ε), küçük değerlerde yaklaşık ε rad’dır; her iki kanalda da ofset varsa tepe değeri yaklaşık √(ε_A² + ε_B²) olur. 2048 çizgide %1 ofset yaklaşık 1,0″‘ye karşılık gelir.

Ölçümde DC kuplaj kullanılmalıdır; diferansiyel sinyaller diferansiyel probla ölçülmeli ya da A+ ve A− ayrı ayrı ölçülüp birbirinden çıkarılmalıdır. AC kuplaj ofseti süzer ve dairenin merkezi her zaman orijindeymiş gibi görünür.

Kaynaklar ve büyüklükleri

Diferansiyel iki kanalda alınan ışığın asimetrisi. A = I₀ − I₁₈₀ olsun ve iki kanalın DC değerleri aydınlatma, pencere alanı veya dedektör duyarlılığı farkı nedeniyle ±κ kadar farklı olsun:

I₀ = D·(1 + κ)·(1 + M·cosθ), I₁₈₀ = D·(1 − κ)·(1 − M·cosθ)

Çıkarıldığında A = 2κD + 2DM·cosθ elde edilir, dolayısıyla

ε = κ / M

Burada D her kanalın DC değeri, M modülasyon derinliğidir. Diferansiyel yapı aslında DC’yi yok etmek içindir, ama yalnızca iki kanalda ortak olan kısmı yok eder; kalan asimetri 1/M ile büyütülür. κ = %1, M = 0,5 için ε = %2 olur, 2048 çizgide yaklaşık 2,0″; M 0,3’e düşerse aynı κ %3,3’e çıkar (Şekil 2). Disk tarafında κ’ya katkı yapan, iki kanalın algılama alanları altındaki geçirgen bölgelerin geçirgenlik farkıdır; örneğin yalnızca bir kanala denk gelen artık film, buğu veya leke. Yerel kirlenmenin sayısal modeli için kütüphanedeki kirlenme yazısına bakın.

Geçirgen ve opak alan oranı. 0° ve 180° kanalları aynı izden geliyor ve pencereleri aynıysa, ikisinin gördüğü ortalama geçirgenlik de disk görev döngüsü D_c ile pencere görev döngüsünün çarpımıdır; DC değerleri tam olarak eşittir ve görev döngüsü sapması ofset üretmez. Ancak ters fazlı kanal yerine sabit bir referans seviyesi veya ayrı bir referans fotodiyodu kullanılırsa görev döngüsü sapması doğrudan ofsete dönüşür. Tarama penceresinin görev döngüsü %50 iken:

ε = (D_c − 0.5)·π² / (4·sin(πD_c))

D_c = 0,45 için ε ≈ −%12,5’tir; oldukça büyüktür. Yani aynı çizgi genişliği sapması gerçek diferansiyel yapıda zararsızdır, referans seviyeli yapıda ise başlıca hata kaynağı olur.

Kaçak ışık ve arka plan ışığı. Homojen arka plan ışığı her iki kanalda da vardır ve diferansiyel çıkarmada yok olur; yalnızca bir kanala düşen kaçak ışığın o kanalın DC değerindeki payı β ise ε ≈ β/(2M) olur. Göbek kenarı, gövde iç duvarı ve krom yüzey yansımaları yalnızca bir kanalı süpürebilir; M = 0,5 iken β = %2 yaklaşık %2 ofset demektir.

Karanlık akım ve devre ofseti. İki kanalın karanlık akım farkı ΔI_d, ε = ΔI_d/(2M·I₀) ofsetine yol açar; I₀ her kanalın fotoakımıdır. Oda sıcaklığında genellikle ihmal edilebilir, yüksek sıcaklıkta ise her 8–10 ℃ artışta iki katına çıkar; ayrıntılar için kütüphanedeki okuma kafasına sıcaklık etkisi yazısına bakın. Yükselticinin ofset gerilimi de genliğe indirgendiğinde aynı şekilde ofset olarak görünür.

Adım adım ölçüm: ofseti bileşenlerine ayırmak

Ölçüm üç adımda yapılır; her adımda normal çalışmadaki genlik a ile normalize edilir ve aynı dönme açısı ile aynı sıcaklık koşul olarak alınır:

1. Işık kaynağını kapatın: O₁ okunur; bu, devre ofseti ile karanlık akımın toplamıdır.
2. Işık kaynağı açık, iz ışık yolu kesik: Işık kaynağı ile iz arasına opak ince bir plaka sokulur ve O₂ okunur; O₂ − O₁, izi atlayarak dedektöre ulaşan kaçak ışığın katkısıdır.
3. Normal çalışma: O₃ okunur; O₃ − O₂ alınan ışık asimetrisidir (aydınlatma, pencere, dedektör duyarlılığı, diskin yerel geçirgenliği); referans seviyeli yapıda görev döngüsü sapmasını da içerir.

Şekil 3 bir örnek veri setidir: toplam ofset %2,4’tür; bunun %0,3’ü devre ve karanlık akım, %0,6’sı kaçak ışık, %1,5’i alınan ışık asimetrisidir; öncelikli müdahale yönü bir bakışta görülür. Dikkat: 2. adım diskin kendi yüzey yansımasını da keser; bu pay 3. adıma dahil olur. İki tamamlayıcı işlem daha yapılabilir: yüksek sıcaklıkta 1. adımı tekrarlayıp karanlık akım payının artıp artmadığına bakmak; referans bir diske geçip 3. adımı tekrarlamak – 3. adımın sonucu diske göre değişiyorsa diskin geçirgenliğinde veya görev döngüsünde sorun vardır. Disk döndürüldüğünde dairenin merkezi de yer değiştiriyorsa ofset dönme açısıyla değişiyordur; bu ayrı bir yazıda ele alınıyor.

Ölçütler: doğruluk sınıfına göre dağıtım

İzin verilen ofset, ona ayrılan hata bütçesi E (açı saniyesi) ile belirlenir:

ε_allow = sin(E·N/206265) ≈ E·N/206265

Enterpolasyonsuz kare dalga çıkışta ofset, karşılaştırıcının anahtarlama noktasını arcsin(ε) elektriksel açı kadar kaydırır; ölçüt bu durumda kenar konumudur. Örnek dağıtım:

Ofset öz kalibrasyonlu enterpolasyon devreleri statik ofseti giderebilir; bu durumda ölçüt kalibrasyon sonrası kalıntı ve kaymadır. Ancak fabrika çıkışındaki ofset çok büyükse kalibrasyon aralığını tüketir; pay bırakılmalıdır, örneğin fabrika ofseti kalibrasyon aralığının yarısını aşmamalıdır (örnek).

Mühendislik notları

• DC kuplaj kullanın, ε’yi (X_max + X_min)/(X_max − X_min) ile okuyun; iki kanalı ayrı ayrı okuyup birleştirin.
• Diferansiyel yapı yalnızca ortak DC’yi yok eder; iki kanaldaki alınan ışık asimetrisi κ, κ/M olarak büyütülür. Modülasyon derinliğini artırmak birçok ofset kaynağını aynı anda bastırır.
• Gerçek diferansiyel yapı disk görev döngüsü sapmasına duyarsız, referans seviyeli yapı ise çok duyarlıdır; seçimde ve giriş kontrolünde ikisi ayrı ele alınmalıdır.
• Kaçak ışık “yalnızca bir kanala mı düşüyor” sorusuyla değerlendirilmelidir; göbek, baskı halkası ve gövde iç yüzeyleri karartılmalı ya da okuma bölgesinden uzak tutulmalıdır.
• Işık kaynağı kapalı, iz ışık yolu kesik ve normal çalışma adımlarıyla ofseti devre, kaçak ışık ve alınan ışık asimetrisi olarak üçe ayırın, ardından her birine uygun çözümü uygulayın.
• Ofset ölçütünü ε ≈ E·N/206265 ile dağıtın; çizgi sayısı arttıkça aynı açı saniyesi bütçesinde izin verilen ofset büyür.

Özet

Daire merkezinin orijinden kayması DC ofsete karşılık gelir; hata periyot başına bir kez ve yaklaşık ε rad’dır. Ofsetin başlıca kaynağı diferansiyel iki kanaldaki alınan ışık asimetrisidir ve modülasyon derinliğiyle κ/M olarak büyütülür; görev döngüsü yalnızca referans seviyeli yapılarda etkilidir; kaçak ışık ve karanlık akım için yalnızca bir kanala etki edip etmedikleri belirleyicidir. Adım adım ölçümle toplam ofset bileşenlerine ayrılır ve doğruluk sınıfına göre belirlenen izin değeriyle karşılaştırılarak müdahale gerekip gerekmediğine karar verilir.

Çince orijinal makalenin çevirisi (0207). ENC7 – enkoder diski üreticisi (teklif) · Teknik makaleler · https://enc7.com

© Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Tüm hakları saklıdır. Bu makale yapay zekâ desteğiyle hazırlanmıştır.