برای مقایسه ی انکودر های دیجیتال، با هدف انتخاب بهترین گزینه برای یک پروژه ی خاص، چندین پارامتر در مشخصات انکودر را باید مد نظر داشت. در این مقاله به معرفی پارامتر هایی می پردازیم که مشخص کننده ی کیفیت خروجی انکودر می باشند.

تفکیک (Resolution)

تفکیک (Resolution) نشان می‌دهد که خروجی انکودر چند مقدار متفاوت را می‌تواند از هم تفکیک کند. به عنوان مثال انکودری با تفکیک 8 بیت، موقعیت زاویه بین 0 تا 360 درجه را به یک عدد صحیح بین 0 تا 255 تبدیل می کند. به عبارت دیگر کوچکترین تغییر زاویه ای قابل مشاهده در خروجی معادل \({\textstyle 360 / 256 }\) درجه می باشد.

دقت (Precision)

در مشخصات برخی از انکودر ها این پارامتر با عنوان تکرار پذیری (Repeatability) معرفی می شود. این پارامتر نمایشگر میزان ثبات خروجی در حالت سکون انکودر است. به عبارت دیگر میزان نویز خروجی را نشان می دهد. این پارامتر معمولا با واحد ArcSec یا ArcMin نمایش داده می شود. به عنوان مثال اگر خروجی یک انکودر 16 بیتی \(\textstyle\pm3\) واحد لرزش داشته باشد، دقت به صورت زیر محاسبه می شود:

\({\displaystyle Precision=\left(\frac3{2^{16}}\right)\times 360\times 60}\)

\(\displaystyle Precision={0.99\left(arcmins\right)}\)

با وجود این باید توجه داشت که حذف کامل نویز از خروجی انکودر های دیجیتال مطلوب نیست، چرا که بخشی از اطلاعات سیگنال درون نویز مستتر است. به عنوان مثال با میانگین گیری بین \({\textstyle N}\) نمونه، توان نویز در این میانگین با ضریب \(1\over{N}\) کاهش می یابد. در نتیجه دامنه ی نویز با ضریب \({\textstyle \frac1{\sqrt{N}}}\) کاهش میابد که معادل افزایش دقت خروجی به میزان \({\textstyle\log_2({\sqrt{N}})}\) بیت است.

برخی از تولید کنندگان برای بیان میزان نویز خروجی مقدار ENOB یا Effective Number Of Bits را در مشخصات دستگاه ارائه می دهند. به بیان ساده این پارامتر نمایشگر تعداد بیت های حاوی اطلاعات مفید در خروجی است که با فرمول زیر تعریف می شود:

\(\displaystyle ENOB=\frac{\left(SNR-1.76\right)}{6.02}\)

در فرمول بالا \(\textstyle SNR\) نسبت توان سیگنال به توان نویز در خروجی می باشد. به بیان ساده، اگر خروجی دستگاه را با تعداد ENOB بیت نمایش دهیم، لرزش خروجی معادل \(\textstyle\pm6\) واحد خواهد بود.

صحت (Accuracy)

صحت (Accuracy) نشان دهنده میزان خطای خروجی انکودر است. به بیان دیگر، این پارامتر نشان دهنده ی بیشینه ی خطای خروجی انکودر، نسبت به موقعیت زاویه ای واقعی می باشد. مباحث کالیبراسیون و مرجع اندازه گیری در این بخش مطرح هستند.

نرخ نمونه برداری (Sample Rate)

نرخ نمونه برداری (Sample Rate) نشان دهنده ی مدت زمانی است که انکودر برای تخمین زاویه و بروز کردن خروجی خود به آن نیاز دارد. این پارامتر در مشخصات دستگاه با واحد هرتز یا نمونه بر ثانیه بیان می شود. معمولا برای یک پروژه انکودر باید به گونه ای انتخاب شود که نرخ نمونه برداری آن 10 برابر پهنای باند سیستم باشد.

مشخصات انکودرهای خازنی ابزاردقیق زاویه

 با توجه به اینکه انکودر های خازنی ابزار دقیق زاویه برنامه پذیر بوده، و به وسیله ی نرم افزار قابل تنظیم هستند میتوانیم پارامتر های کیفی آنها را در دو حالت  دقت بالا و سرعت بالا به صورت مجزا بررسی کنیم.

	سرعت بالا	دقت بالا
Resolution	\(\textstyle18 bits\)	\(\textstyle20 bits\)
Precision	\(\textstyle\pm15 (arcsec)\)	\(\textstyle\pm4 (arcsec)\)
Accuracy	\(\textstyle0.01°\)	\(\textstyle0.01°\)
Sample Rate	\(\textstyle32KHz\)	\(\textstyle2KHz\)

در نمودار های زیر 1024 نمونه ی خروجی ضبط شده از یک انکودر ZHA-100 در حالت سکون، در مد های عملکرد سرعت بالا و دقت بالا را مشاهده می کنید. در این نمودار ها محور عمودی نمایشگر موقعیت زاویه ای به درجه، و محور افقی نشان دهنده ی زمان نمونه برداری به ثانیه می باشند.

همین طور که مشاهده می فرمایید، در مد دقت بالا نویز خروجی با کاهش نرخ نمونه برداری کاهش میابد. هرچند صحت نمونه برداری در دو مد عملکرد دستگاه نسبتا ثابت باقی می ماند.