EtherCAT terminal EL51xx incremental encoder micro-increments
EtherCAT terminal EL51xx incremental encoder micro-increments
by Advan 2021 9/8
[前言]
此文件目的在於說明EL51xx方波增量型回授介面裡面所提及的micro-increments 功能做說明，及和EtherCAT & XFC 的相關性，並如何正確理解此功能帶來的差異點，及其適合應用場合。
Principle diagram from infosys
[一般說明]
EL51xx方波增量型回授介面提供micro-increments功能，其目的在基於EtherACT 的DC同步基礎下，提供額外細緻的位置推估量測功能。
位置表現上會細分為兩部分，一部分為既有的整數部分，一為小數部分，推估功能目的在推估小數部分的表現，小數解析為固定使用8bit(256)的數值範圍作表現，所以解析度上表現也會乘以256倍。
此功能生效時機會透過OD6010:08 Extrapolation stall 狀態讀取到，0 : 正常計算中；0 : 失效中。或者也可以理解成該狀態代表，一般精度跟較高精度的差異表現。
依上圖Principle diagram的設定情境，設定在回授解析度相對低，或是量測的速度低，抑或Bus cycle 相對快的情況，觀察並凸顯出即便對象在理想的等速運動中，系統端根據不同的控制模式會產生的量測誤差
1. 1. SM-Synchron (封包同步)
SM-Synchron僅使用封包同步，軟體實時的系統主要的誤差來自於Master 端Cyclic frame 的 jitter 抖動 (Δt≠Const，或是Δt 波動範圍可能會高達cycletime +-100us)
2.DC Sync without micro-increments (DC 同步，不使用micro-increments 功能)
相較於封包同步，使用DC 同步可以得到較穩定的位置值，但還是有失真的現象，尤其在低解析或是運行在低速的狀態，主因來自於，實際增量的邊界並不等於系統取樣的邊界，所以在解析上還是有一定程度失真。
Better position determination but still distortion , Mainly cause by
incremental raster.
3.. DC Sync with micro-increments (DC 同步，並使用micro-increments 功能)
量測結果更趨近真實的運動，此功能的實現源自於DC 同步，以及對於訊號變化的Latch edge timestamp，考慮運轉方向後計算timestamp & Sync 的時間差量，以此時間差量推估出小於一Count 的小數表現。
[量測差異]
Without micro-increments [Actual velocity 表現]
With micro-increments [Actual velocity 表現]
[用途]
· 位置量測，只要量測對象速度符合(*注意事項)，上位控制器將可以看到更接近實際的運動表現，此功能在市面上相信不多，會是一個產品特點。
· 閉迴路控制使用，因為可以取得更接近真實的實際位置，上位Controller 給出去的修正量因為因而更平順，進而達到更好的控制效果，但我必須說這效果不會很明顯。
[總結]
· · micro-increments 是一個不錯的功能，在不實際提高回授解析度的前提下，可以準確地演繹出更高的位置表現。
· 但此功能有Bus cycle & 內部的設定的最小頻率要求，並不是一個寬領域都可以適用。
[注意事項]
· 訊號輸入頻率(Inc/sec)至少必須大於 1/task cycle，最好至少大於2倍的速度會較為穩定。
· · 使用micro-increments ，除了上面的既有頻率必須大於之外， EL5101 實測起來有一個預設的頻率門檻 試是起來2400 inc/sec(600Hz)，已必須大於該值micro-increments 的補償功能才會介入計算，,這部分可不可調我不確定，猜測是因為在低速情境這效果也不會好所以設定的門檻。
* · 在走停應用或非常低速的場合，這部分要注意因為一定會經過無法演繹的頻率區域，所以不要過分期待此功能。
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