1．エンコーダーとは何か
の運用中ウォームギアボックス N20 DCモーター電流、回転軸の周方向の速度や相対位置などのパラメータをリアルタイムで監視し、モータ本体と牽引される機器の状態を判断し、さらにモータと機器の動作条件をリアルタイムで制御することで、サーボ制御や速度制御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の測定要素として使用することで、測定システムが大幅に簡素化されるだけでなく、高精度、高信頼性、高出力も実現できます。エンコーダは、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する回転センサであり、制御システムによって収集および処理され、機器の動作状態を調整および変更するための一連のコマンドを発行します。エンコーダをギアバーやスクリューと組み合わせると、直線運動部品の位置と変位の測定にも使用できます。
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、精密測定装置と機械的・電子的要素が密接に組み合わさったもので、信号やデータを符号化、変換し、通信、伝送、保存するために使用されます。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と呼び、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レートを定義します。
● 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。
● ハイブリッド絶対エンコーダ。ハイブリッド絶対エンコーダは2組の情報を出力します。1組の情報は絶対情報機能を使用して極位置を検出するために使用され、もう1組の情報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。
モーターによく使用されるエンコーダー：
●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て、3組の矩形波パルスA、B、Zを出力します。パルスAとBの位相差は90°なので、回転方向を容易に判断できます。Z位相は1回転につき1パルスで、基準点位置決めに使用されます。利点：原理構造がシンプルで、平均機械寿命が数万時間以上、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。
● 絶対エンコーダー
センサの円形コードプレート上には、放射方向に沿って複数の同心円状のコードチャネルが設けられており、各チャネルは光透過セクターと非光透過セクターから構成され、隣接するコードチャネルのセクター数はその2倍である。コードプレート上のコードチャネル数は、バイナリ数字の数に相当する。コードプレートが異なる位置にあるとき、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、バイナリ数を生成する。
このタイプのエンコーダの特徴は、カウンタが不要で、回転軸のどの位置でも位置に対応する固定デジタルコードを読み取ることができる点です。当然ながら、コードチャネル数が多いほど分解能が高くなり、Nビットバイナリ分解能のエンコーダの場合、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、中国には16ビット絶対エンコーダ製品が存在します。
3．エンコーダの動作原理
中心軸を持つ光電式コードディスクには、円形のパス線と暗線が刻まれており、それを読み取るための光電式送受信装置が備えられています。正弦波信号の4つのグループがA、B、C、Dに合成されます。各正弦波は90度の位相差（円周波に対して360度）を持ち、CとDの信号は反転してAとBの位相に重ね合わされるため、安定した信号が得られます。また、ゼロ位置基準位置を表すために、1回転ごとにZ位相パルスが出力されます。
2 つの位相 A と B は 90 度異なるため、位相 A が前か位相 B が前かを比較してエンコーダの正逆回転を判別でき、ゼロ パルスによっ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、プラスチックです。ガラス コード プレートは、ガラス上に非常に薄い彫刻線が堆積されており、熱安定性が良好で、高精度です。金属 コード プレートは、彫刻線がなく直接通過するため、壊れにくいですが、金属には一定の厚みがあるため、精度が制限され、熱安定性はガラスよりも 1 桁劣ります。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、寿命が劣ります。
解像度 - エンコーダが360度の回転あたりに何本の貫通または暗く刻印された線を提供するかを解像度と呼び、解像度インデックスとも呼ばれ、または直接的に何本の線であるかを示します。一般的には、1回転あたり5～10000本の線でインデックスされます。
4．位置測定とフィードバック制御の原理
エンコーダは、エレベーター、工作機械、材料加工、モータフィードバックシステム、計測・制御機器などにおいて極めて重要な役割を担っています。エンコーダは、回折格子と赤外線光源を用いて光信号をTTL（HTL）電気信号に変換し、受信機でその信号レベルを解析します。TTLレベルの周波数とハイレベルの回数を分析することで、モータ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組み込むことで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非常に精密に使用できる理由となっている。
5．要約
要約すると、エンコーダは構造によってインクリメンタル型とアブソリュート型に分類され、どちらも光信号などの他の信号を解析・制御可能な電気信号に変換することが分かります。私たちの生活の中でよく見かけ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して、インバータ付きエンコーダは精密な制御を実現する自然な方法の一つです。
投稿日時：2023年7月20日