인코더 설명: 원리, 유형 및 산업 응용 분야

인코더 개요

인코더는 디지털 펄스를 출력하여 모터의 속도와 위치를 추적하고 피드백하는 모터 샤프트에 장착된 전기 기계 장치입니다. 핵심 작동 원리는 다음과 같습니다. 인코더에서 생성된 펄스를 계산하여 시스템은 마지막으로 알려진 위치를 기준으로 모터의 현재 위치 변위를 계산하여 모터가 목표 위치에 정확하게 도달했는지 확인할 수 있습니다.

인코더의 기본 구조는 광원, 가장자리에 슬롯이 새겨진 디스크(코드 디스크), 수광부로 구성됩니다. 코드 디스크가 모터 샤프트와 함께 회전하면 슬롯이 연속적인 정적 광원을 일련의 플래시로 절단합니다. 수광기는 빛과 어둠 사이의 이러한 변화를 감지하고 이를 디지털 구형파-파 펄스 신호로 변환한 다음 메인 컨트롤러로 출력합니다. 인코더의 분해능이 모터의 단계 분해능과 일치하는 경우 인코더는 모터 이동의 각 단계에 대해 해당 펄스를 하나씩 생성합니다.

I. 증분 인코더

1. 작동 원리 및 출력 신호

증분 인코더는 모션 중에 일련의 펄스를 생성하여 작동합니다. 코드 디스크에는 균일하게 분포된 슬롯이 있습니다. 샤프트가 회전하면 고정된 광전 픽업이 투과된 빛의 변화를 감지하고 연속적인 펄스 시퀀스를 출력합니다. 표준 증분형 인코더는 일반적으로 '구적 신호'라고 하는 90도 위상차가 있는 두 개의 구형파 신호(채널 A 및 채널 B)를 제공합니다. 이 두 신호 사이의 위상 관계는 회전 방향을 정확하게 결정하는 데 사용됩니다.

2. 위치정보와 전력-차단 손실 문제의 상대성

증분 인코더 출력상대 변위절대적인 위치보다는 정보. 시스템 전원을 켜면 인코더가 펄스 카운트 및 출력을 시작하고 외부 카운터 또는 컨트롤러가 이러한 펄스를 축적하여 현재 위치를 계산합니다. 단, 전원이 차단되면 펄스 출력은 정지되며, 외부에 저장된 계수값은 백업 전원이 없으면 출력이 손실됩니다. 전원이 복구된 후 엔코더는 현재 샤프트 위치를 자동으로 알 수 없으며 카운트 값은 0부터 다시 시작됩니다.

3. 원점복귀의 필요성(참고로 돌아가기)

위의 특성으로 인해 증분형 엔코더를 사용하는 시스템은 시동할 때마다 또는 정전 후 다시 시작할 때마다 "원점복귀" 작업을 수행해야 합니다. 이 작업은 일반적으로 리미트 스위치, 자기 스위치 또는 인코더 디스크의 Z-상 인덱스 펄스와 같이 미리 정의된 물리적 기준점이 트리거될 때까지 모터를 이동시킵니다. 이 지점을 찾으면 시스템은 위치 카운터를 알려진 값으로 재설정하거나 설정하며, 이 값은 모든 후속 동작에 대한 절대 기준으로 사용됩니다.

4. 장점, 단점 및 응용

장점:구조가 비교적 간단하고 비용이 저렴하며 신뢰성이 높습니다.
단점:위치 정보는 전원이 꺼진 후 손실되며-원점 복귀 작업에 따라 달라집니다. -간섭 방지 기능은 상대적으로 약하며 노이즈 펄스가 위치에 잘못 계산될 수 있습니다.
해결책:전원이 꺼진 후 위치 유지가 필요한 애플리케이션의 경우-백업 배터리를 사용하여 카운터나 저장 장치에 전원을 공급할 수 있습니다.

II. 절대 인코더

1. 핵심 원리: 고유한 절대 위치 인코딩

절대형 엔코더의 기본 특성은 코드 디스크의 각 기계적 위치에고유한 디지털 코드. 이는 일반적으로 디스크에 여러 개의 동심 코드 트랙(각 트랙은 하나의 이진 비트를 나타냄)을 제조하고 여러 개의 독립적인 광전 센서를 사용하여 달성됩니다. 따라서 정지 상태이거나 전원이 꺼진 경우에도 출력 신호는 샤프트의 절대 각도 위치와 직접적으로 일치합니다.

2. 전원이 꺼진 후 위치 유지-및 전원 켜짐 즉시 가용성-켜짐

위치 정보는 코드 디스크의 물리적 패턴에 의해 고유하게 결정되므로 절대값 인코더는 전원이 꺼진 후에도 위치를 잃지 않습니다-. 시스템 전원을 다시 켜면 컨트롤러는 원점 복귀 작업을 수행하지 않고도 현재 절대 위치 코드를 즉시 읽을 수 있어 '전원-켜짐 및 사용 준비-완료-'를 달성하여 시동 효율성과 안전성이 크게 향상됩니다.

3. 단일-회전 및 다중{2}}회전 유형

단일{0}}절대형 인코더360도 회전 내에서 고유한 위치 값을 제공하며 이동 범위가 1회전 미만인 응용 분야에 적합합니다.
다-회전 절대 인코더1회전 내에서 고유한 값을 제공할 뿐만 아니라 내부 기어박스 또는 전자 카운팅 메커니즘을 통해 회전수를 기록합니다. 여러 회전(예: 최대 4096회전)에 걸쳐 전역 절대 위치를 제공할 수 있으며 장거리-이동 위치 확인 애플리케이션에 적합합니다.

4. 신호 및 장점

출력 코드:흔히 사용되는 그레이 코드(Gray Code)는 인접한 위치 간에 단 하나의 비트만 변경되어 판독 오류를 효과적으로 방지합니다.
간섭 방지 기능:-코드 디스크 패턴을 순간적으로 읽어 위치를 결정하므로 간헐적으로 발생하는 전기적 노이즈 펄스가 축적되지 않아 노이즈 내성이 강합니다.
높은 안전성과 유연성:전원을 켜는 즉시 위치를 확인할 수 있어-알 수 없는 위치에서 출발할 때 발생하는 위험을 방지할 수 있습니다. 모든 지점을 프로그래밍 가능한 기준으로 사용할 수 있으므로 시스템 설계가 더욱 유연해집니다.

III. 기계식 앱솔루트 엔코더(자기식)

이는 자기 감지 원리를 기반으로 하는 새로운 유형의 절대 위치 감지 솔루션으로, 절전-메모리와 높은 환경 내성을 결합합니다.

1. 단일-회전 위치 감지 원리

그 핵심은 모터 샤프트 중앙에 장착된 특수 복합 자석(중앙에는 양극 자화, 주변에는 다극 자화)과 해당 자기 저항 센서로 구성됩니다. 센서는 다음을 읽습니다.방향거친 절대 각도를 얻기 위해 중앙 자기장의 (예를 들어 180도로 분해) 동시에 감지위상 변화고밀도 주변 자기장을 사용하여 고해상도-각분할을 얻습니다. 이 둘을 결합하면 정확한 단일{3}}회전 절대 위치를 계산할 수 있습니다.

2. 다중-회전 위치 감지 원리

다중 회전 절대 위치 감지를 달성하기 위해 시스템에는 정밀 기어열이 도입되었습니다. 메인 기어는 모터 샤프트에 장착되어 있으며 그 뒤에는 특정 톱니 비율을 가진 일련의 감속 기어가 있습니다. 각 기어에는 자체 자석과 센서가 장착되어 있습니다.

작동 원리:모터 샤프트가 회전하면 각 기어가 다른 속도로 회전합니다. 이 기어의 자석은 다음과 같은 독특한 조합을 생성합니다.위상차그들의 직위와 관련이 있습니다. 시스템은 각 기어의 자속 위상을 감지하고 이러한 위상차 세트를 디코딩하여 최대 수천 회전 범위에 걸쳐 모터 샤프트의 절대 기계적 위치를 고유하게 결정할 수 있습니다.
디자인 특징:기어 톱니 수는 감지 가능한 최대 회전 수(예: 1800 회전)에 도달한 후에만 위상차 조합이 반복되도록 특별히 설계되어 위치 코드의 고유성을 보장합니다. 기어는 감지용으로만 사용되며 동력 부하를 전달하지 않습니다. 자체 윤활 수지 재료로 제작되어 긴 사용 수명을 보장합니다.

3. 핵심 장점 및 적용 시나리오

배터리 없음, 영구 메모리:위치 정보는 기계식 기어의 물리적 위치와 자석 패턴에 의해 결정되며, 완전한 전력 손실 후에도 손실되지 않습니다.
높은 환경 내성:정밀 광학 부품이 없고 완전히 밀폐된 자기 감지 설계를 사용하여 광학 인코더보다 먼지, 오일 오염, 응결, 진동 및 특정 온도 충격에 대한 저항력이 훨씬 뛰어납니다.
비용과 신뢰성 사이의 균형:해상도가 최상위 광학 인코더의 해상도와 일치하지 않을 수도 있지만 견고한 구조, 높은 신뢰성, 유지 관리가 필요 없는-배터리-설계로 인해 내구성, 안전성 및 배터리 유지 관리가 필요하지 않은 산업용 애플리케이션에 이상적인 선택입니다.

IV. 요약 및 선택 참조

결론

개방형-루프 스테퍼 모터 또는 표준 서보 시스템의 경우,증분 인코더높은 비용 효율성으로 인해 여전히 주류 선택으로 남아 있습니다-. '전원-켜기 및 사용 준비-가-필요한 애플리케이션, 높은 안전성 또는 복잡한 포지셔닝 기능이 필요한 애플리케이션에서는절대 인코더필수 불가결합니다. 절대 솔루션 중,기계식 절대 인코더엔지니어에게 시스템 설계를 단순화하고 장기적인 안정성을 향상시킬 수 있는 강력한 대안을 제공합니다.{0}}배터리-무료 영구 메모리그리고우수한 산업적 내구성.