1、エンコーダとは
操作中にウォームギアボックス N20 DCモーター回転軸の電流、速度、円周方向の相対位置などのパラメータをリアルタイムで監視して、モーター本体と牽引される機器の状態を判断し、さらにモーターと機器の動作状態をリアルタイムで制御して、サーボや速度調整などの多くの特定の機能を実現します。 ここで、エンコーダをフロントエンド測定要素として適用すると、測定システムが大幅に簡素化されるだけでなく、正確で信頼性が高く強力になります。 エンコーダは回転センサーであり、回転部品の位置と変位の物理量を一連のデジタルパルス信号に変換します。これらの信号は制御システムによって収集および処理され、一連のコマンドを発行して、機器の動作状態を調整および変更します。 エンコーダをギアバーまたはネジと組み合わせると、直線運動部品の位置と変位を測定することもできます。
2、エンコーダの分類
エンコーダの基本分類：
エンコーダは、機械的および電子的な要素を密接に組み合わせた精密測定装置であり、信号またはデータを符号化、変換し、通信、伝送、および信号データの保存に使用されます。エンコーダは、その特性に応じて以下のように分類されます。
● コードディスクとコードスケール。直線変位を電気信号に変換するエンコーダをコードスケール、角度変位を電気信号に変換するエンコーダをコードディスクと呼びます。
● インクリメンタルエンコーダ。位置、角度、回転数などの情報を提供し、1回転あたりのパルス数によってそれぞれの速度を定義します。
● アブソリュートエンコーダ。位置、角度、回転数などの情報を角度単位で提供し、各角度の増分には固有のコードが割り当てられます。
●ハイブリッドアブソリュートエンコーダ。ハイブリッドアブソリュートエンコーダは2セットの情報を出力します。1セットの情報はアブソリュート情報機能で極位置を検出するために使用され、もう1セットはインクリメンタルエンコーダの出力情報とまったく同じです。
モーターでよく使われるエンコーダ：
●インクリメンタルエンコーダ
光電変換原理を直接利用し、A、B、Zの3組の矩形波パルスを出力します。AとBの2組のパルスの位相差は90度であるため、回転方向を容易に判断できます。Z相は1回転につき1パルスで、基準点の位置決めに使用されます。利点：原理構造がシンプルで、平均機械寿命は数万時間を超え、耐干渉性が強く、信頼性が高く、長距離伝送に適しています。欠点：軸回転の絶対位置情報を出力できません。
● アブソリュートエンコーダ
センサーの円形コードプレートには、放射方向に沿って複数の同心円状のコードチャネルがあり、各チャネルは光透過セクターと非光透過セクターで構成され、隣接するコードチャネルのセクター数は2倍であり、コードプレート上のコードチャネル数は2進数の桁数です。コードプレートが異なる位置にある場合、各感光素子は光の有無に応じて対応するレベル信号に変換され、2進数を形成します。
このタイプのエンコーダは、カウンタを必要とせず、回転軸の任意の位置で位置に対応する固定のデジタルコードを読み取ることができるという特徴があります。当然のことながら、コードチャネルの数が多いほど分解能は高くなり、Nビットのバイナリ分解能を持つエンコーダの場合、コードディスクにはN個のコードチャネルが必要です。現在、中国では16ビットアブソリュートエンコーダ製品が存在します。
3、エンコーダの動作原理
中心に軸を持つ光電コードディスクには円形の通過線と暗線が刻まれており、それを読み取るための光電送受信装置があり、4組の正弦波信号をA、B、C、Dに組み合わせます。各正弦波は90度の位相差があり（円周波に対して360度）、CとDの信号は反転されてAとBの位相に重ね合わされ、安定した信号を強化します。また、1回転ごとに別のZ位相パルスが出力され、ゼロ位置の基準位置を表します。
A相とB相の2つの位相は90度異なるため、A相が先行しているかB相が先行しているかを比較することで、エンコーダの正転と逆転を識別でき、ゼロパルスを通じてエンコーダのゼロ基準ビットを取得できます。 エンコーダのコードプレートの材料はガラス、金属、プラスチックで、ガラスコードプレートはガラス上に非常に細い彫刻線が堆積されており、熱安定性が良好で、精度が高く、金属コードプレートは彫刻線が直接通過せず、壊れにくいですが、金属には一定の厚さがあるため、精度には限界があり、熱安定性はガラスよりも1桁悪いです。プラスチックコードプレートは経済的で、コストは低いですが、精度、熱安定性、寿命が悪いです。
解像度 - 360 度の回転ごとに何本の貫通または暗部の刻印線を提供するエンコーダーを解像度と呼びます。これは解像度インデックスとも呼ばれ、直接的にはライン数で、通常は 1 回転あたり 5 ～ 10,000 ラインのインデックスです。
4、位置測定とフィードバック制御原理
エンコーダは、エレベーター、工作機械、材料加工、モーターフィードバックシステム、計測・制御機器において極めて重要な位置を占めています。エンコーダは、回折格子と赤外線光源を用いて、光信号を受信機を通してTTL（HTL）の電気信号に変換します。TTLレベルの周波数とハイレベルの数を分析することで、モーターの回転角度と回転位置を視覚的に表示します。
角度と位置を正確に測定できるため、エンコーダとインバータを閉ループ制御システムに構成して制御精度を高めることができ、エレベーターや工作機械などを高精度に使用することができます。
5、まとめ
まとめると、エンコーダは構造上、インクリメンタルエンコーダとアブソリュートエンコーダに分けられ、どちらも光信号などの信号を分析・制御可能な電気信号に変換するということを理解しました。私たちの生活に広く普及しているエレベーターや工作機械は、モーターの精密な調整に基づいており、電気信号のフィードバック閉ループ制御を通じて、インバータを備えたエンコーダも精密な制御を実現する自然な方法です。
投稿日時: 2023年7月20日