Belirti: Okuma kafası radyal yönde milimetrenin birkaç onda biri kaydırılınca genlik çöküyor – iz genişliği payı

Okuma kafası radyal yönde 0,1 mm kaydırıldığında genlik değişmiyor, 0,1 mm daha kaydırıldığında onda bir düşüyorsa algılama penceresi izin dışına taşmıştır. Bu yazı genlik–radyal kayma eğrisinin plato artı doğrusal düşüş biçimini ve eksantrikliğin platoyu nasıl tükettiğini türetir, referans izinin neden ilk önce sorun çıkardığını açıklar ve radyal taramadan iz genişliğini, eksantrikliği ve kalan payı geri hesaplamak için yöntem ve ölçütler verir.

Montaj ve ayar sırasında sık görülen bir durum: okuma kafası radyal yönde 0,1 mm kaydırılır, genlik neredeyse değişmez; 0,1 mm daha kaydırılınca genlik birden onda birden fazla düşer, referans darbesi daralır, hatta zaman zaman kaybolur. Aynı tip enkoderlerde bazı makinelerde sorun yoktur, bazılarında referans kararsızdır. Bu, optik duyarlılığın kademeli bir değişimi değildir; algılama penceresinin radyal kenarı izin dışına taşmıştır ve genlik örtüşme oranıyla orantılı olarak düşer. Bu yazı genlik–radyal kayma eğrisinin biçimini türetir, eksantrikliğin platoyu nasıl tükettiğini ve referans izi gibi dar izlerin neden önce sorun çıkardığını gösterir, ardından payı radyal taramayla ölçme yöntemini verir. İz genişliğinin tasarım formülü kütüphanedeki radyal iz genişliği yazısındadır; burada yalnızca belirtiden payın geri hesaplanması ele alınır.

Belirtinin imzası: plato artı doğrusal düşüş

Okuma kafası radyal hassas konumlama tablasına bağlanır, kod diski sabit hızla döndürülür ve her adımda genlik kaydedilir; böylece genlik–radyal kayma eğrisi elde edilir. İz genişliği payı yetersizse eğrinin üç özelliği vardır:

• orta bölüm düzdür, okuma kafasını kaydırmak genliği değiştirmez;
• platonun iki yanında genlik yaklaşık doğrusal düşer, eğim pencerenin radyal yüksekliğiyle ters orantılıdır;
• her tur içinde genlik dalgalanır; platonun kenarına yaklaştıkça dalgalanma büyür, platonun ortasında yoktur.

Eğri belirgin bir platosu olmayan düzgün bir parabolse, ana neden büyük olasılıkla okuma yarıçapı hatasından kaynaklanan adım uyumsuzluğudur (kütüphanedeki okuma yarıçapı yazısına bakın). İkisi çoğu zaman birlikte bulunur: adım uyumsuzluğu platonun tepesini hafifçe çökertir, iz dışına taşma ise iki yandaki dik düşüşü belirler.

Model: örtüşme oranı ve eksantriklik

İzin radyal genişliği W, algılama penceresinin radyal yüksekliği H (W > H) ve pencere merkezinin iz orta çizgisine göre kayması d olsun. İzin dışı krom ise (karanlık alan), taşan kısım ne AC ne DC katkı verir ve genlik örtüşme oranıyla orantılıdır:

O(d) = [min(W/2, d + H/2) − max(−W/2, d − H/2)] / H

Buradan:

• plato yarı genişliği m0 = (W − H)/2; |d| ≤ m0 için O = 1;
• platonun ötesinde O = 1 − (|d| − m0)/H; H = 0,5 mm için her 10 μm’de %2 kayıp;
• %50 noktası d = ±W/2’dedir ve H’den bağımsızdır; |d| ≥ (W + H)/2 için sinyal kaybolur.

İzin dışı saydam cam ise (aydınlık alan), taşan kısım yalnızca DC ekler; modülasyon derinliği O/(2 − O) ile düşer, O = 0,9’da yalnızca 0,82 kalır – karanlık alandan daha hızlı – ve ofset de değişir.

Eksantriklik e, iz orta çizgisinin okuma noktasında radyal olarak salınmasına yol açar: d(θ) = d0 + e·cos(θ − φ); d0 okuma kafasının statik kaymasıdır. Bir tur içinde minimum genliğin plato yarı genişliği m0 − e’ye daralır, maksimum genliğinki m0 + e’ye genişler. Eksantriklik her iki yandan e kadar tüketir; okuma kafası montajı, sıcaklık kayması ve parti dağılımı için geriye yalnızca m0 − e kalır.

Sayısal örnek: referans izi neden önce sorun çıkarır

Örnek (varsayım): artımlı iz W = 0,8 mm, referans izi W = 0,6 mm, her iki algılama penceresi H = 0,5 mm, eksantriklik e = 30 μm. Artımlı izde m0 = 0,15 mm, referans izinde yalnızca 0,05 mm; eksantriklik düşülünce sırasıyla 0,12 mm ve 0,02 mm kalır. Okuma kafasının statik kayması d0 için bir tur içindeki bağıl genlik:

d0 = 0,1 mm’de artımlı iz hâlâ platodadır, A ve B tamamen normaldir; ancak referans izi şimdiden %4–%16 kaybetmiştir. Ham referans sinyali yaklaşık üçgen ve eşik nominal tepe değerinin %50’si kabul edilirse, tepe değeri nominalin A katına düştüğünde Z genişliği nominalin 2·(1 − 0,5/A) katı olur: A = 0,84’te yaklaşık %81, A = 0,64’te yalnızca %44; A ≤ 0,5’te Z kaybolur (bkz. Şekil 2 sağ). Referans yalnızca tek bir dönüş açısında oluşur ve eksantrik salınımın hangi fazına denk geldiği cihazdan cihaza değişir; bu yüzden aynı tip ürünler “bazısı referansı kaçırır, bazısı kaçırmaz” şeklinde davranır. Mutlak enkoderlerin ince izleri ve komütasyon izleri için de aynısı geçerlidir: iz ne kadar darsa ona bırakılan pay genellikle o kadar azdır.

Okuma kafasının dört faz algılama penceresi radyal yönde yan yana dizilmişse (bazı tarama ızgarası tasarımlarında olduğu gibi), iz dışına taşma önce en dıştaki fazı tüketir ve toplu genlik düşüşü olarak değil, eşit olmayan genlikler ve ofset olarak görünür.

Radyal tarama: eğriden payı geri hesaplamak

1. Okuma kafasını mikrometre başlıklı radyal hassas tablaya bağlayın ya da bilinen kalınlıkta şimlerle itin; kod diskini düşük ve sabit hızda döndürün, 10–20 μm’lik adımlarla ±(W + H)/2’nin dışına kadar tarayın.
2. Her adımda Z ile turlara ayırın ve artımlı iz, referans izi ve her mutlak iz için tur başına maksimum ve minimum genliği kaydedin.
3. Eğrileri okuyun (bkz. Şekil 2 sol): maksimum eğrisinin %50 tam genişliği W + 2e, minimum eğrisininki W − 2e’dir; ortalamaları W’yi, farkın dörtte biri e’yi verir; ortalama eğrinin %20–%80 bölümünün yatay mesafesi 0,6’ya bölünerek H bulunur; plato merkezi ile gerçek montaj konumu arasındaki fark montaj kayması d_op’tur.
4. Kalan payı hesaplayın: m_rem = (W − H)/2 − e − |d_op|. Örnekte W = 0,80 mm, H = 0,50 mm, e = 30 μm ve d_op = 0,05 mm ile m_rem = 70 μm olur.

“Plato başlangıcı” yerine %50 noktalarının kullanılmasının nedeni, uç geçiş bölgeleri ve adım uyumsuzluğunun plato köşelerini yuvarlayarak dönüm noktasının okunmasını zorlaştırması, %50 noktasının ise simetrik bulanıklıkta neredeyse yerinde kalmasıdır.

Ölçüt: m_rem, sıcaklıktan kaynaklanan radyal bağıl yer değiştirmeyi ve partinin montaj dağılımını karşılamalı, ayrıca yedek pay bırakmalıdır. Artımlı izden taşma yalnızca birkaç yüzde genlik kaybettirir ve istatistiksel olarak değerlendirilebilir; referans izinden veya mutlak izden taşma darbe kaybına ve yanlış kod okumaya yol açar, en kötü duruma göre değerlendirilmelidir. Örnekte referans izinde eksantriklik düşüldükten sonra yalnızca 20 μm kalır – neredeyse hiç pay yoktur.

Mühendislik notları

• Genlik–radyal kayma eğrisinde plato artı doğrusal düşüş, algılama penceresinin iz dışına taştığının işaretidir; eğim yaklaşık 1/H’dir, H = 0,5 mm’de her 10 μm’de %2.
• Plato yarı genişliği (W − H)/2’den önce eksantriklik e düşülmelidir; geriye kalan, montaj ve sıcaklık kayması için kullanılabilir paydır.
• Referans izi ve mutlak izler genellikle en dar olanlardır; yalnızca artımlı genliğe bakmayın, her izi ayrı ayrı tarayın.
• Okumayı %50 noktalarında yapın: iki zarfın %50 tam genişliklerinin ortalaması iz genişliğini, farkın dörtte biri eksantrikliği verir.
• Karanlık alanda iz dışına taşma yalnızca genliği düşürür; aydınlık alanda DC’yi de değiştirir ve modülasyon derinliği O/(2 − O) ile düşer.
• İlk numunede ve okuma kafası tipi veya braket değiştiğinde bir radyal tarama yapın ve m_rem’i ilk numune raporuna yazın.

Özet

Okuma kafası radyal yönde milimetrenin birkaç onda biri kaydırılınca genliğin çökmesi, algılama penceresinin iz dışına taştığını gösterir: genlik örtüşme oranıyla düşer, plato genişliği W − H’dir ve eksantriklik her iki yandan ayrıca e kadar tüketir. Referans izi gibi dar izlerin payı en azdır ve ilk önce daralan veya kaybolan Z olarak kendini gösterir. Radyal taramayla iki zarfın %50 tam genişlikleri ve eğimleri okunarak iz genişliği, pencere yüksekliği, eksantriklik ve kalan pay geri hesaplanabilir; böylece braket konumlandırmasının mı, merkezlemenin mi yoksa iz genişliğinin mi değiştirilmesi gerektiğine karar verilir.

Çince orijinal makalenin çevirisi (0231). 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.