そこで、プロジェクトには、人間から、または機械からのフィードバックとして、回転入力が必要であると判断しました。次のステップでは、2つの主なオプション（ ポテンショメータ または エンコーダ）から選択します。どちらのデバイスもシャフトの回転を感知しますが、動作原理は異なり、それぞれに長所と短所があります。
エンコーダとポテンショメータの基礎
ロータリーポテンショメータとエンコーダの最も明らかな違いは、エンコーダはどちらの方向にも連続的に回転できるのに対し、ポテンショメータは時計回りまたは反時計回りに設定された距離だけ回転すると停止する必要があることです。
ポテンショメータの配線は一般的に次のもので構成されます。
- 1つの外部コネクタに正電圧
- もう一方のコネクタのアース
- 2つの間のスライダー接続は電圧分割器として機能します
マルチターン設定は存在しますが、最も基本的な形式では、この中間接続はVccとGNDの両極の間をスライドします。この構成では、接点が抵抗素子に接触する場所に応じてスライダー電圧が変化します。
エンコーダーはデジタルで動作し、2つの異なる形式があります。以下は絶対エンコーダーと増分エンコーダーの内訳です。
- アブソリュートエンコーダ は、内部センシングに基づいて実際の角度位置を感知し、ユーザーがデジタル読み取り値を取得できるようにします。
- インクリメンタル エンコーダー は位置を直接感知しませんが、回転すると制御ハードウェアにパルスを送信します。
利用可能なさまざまな エンコーダーの種類 の詳細な内訳を確認し、 ポテンショメーターとは何かについて詳しく学んでください。
アナログポテンショメータとデジタルエンコーダ
ポテンショメータは動作方法上、本質的にアナログ入力デバイスですが、エンコーダはデジタルです。そのため、エンコーダはここ数十年でかなり一般的になりましたが、ポテンショメータは今でも利用可能であり、多くのアプリケーションで役立っています。ポテンショメータが提供する重要な機能は次のとおりです。
- コントロール。ポテンショメータを使用すると、システムの音量を上げたり下げたりするときなど、0 ～ 100% の範囲で他のアナログ電子機器を制御できます。
- 電圧分割。ポテンショメータを設定すると、電圧を非線形に分割できます。これは、人間の耳は音の変化を線形に聞き取れないため、オーディオ アプリケーションに非常に役立ちます。デジタル システムでポテンショメータを使用する場合は、これを数値に変換するために アナログ - デジタル コンバーター (ADC) が必要になります。
- シンプルさ。ポテンショメータの電圧出力は位置のみに基づいており、コンピュータはポテンショメータの状態の変化を継続的に監視する必要がないため、その動作は絶対エンコーダに似ています。
アブソリュート エンコーダーとインクリメンタル エンコーダーでは、さまざまな種類の センサー を使用できますが、本質的には、どちらも位置を示すために1と0を送信するデジタル デバイスです。したがって、出力を変換するには、これらのデバイスでマイクロコントローラまたはその他のデジタル システムを使用する必要があります。また、デジタルベースであるため、通常はセットアップにさらに多くの作業が必要になります。
一方、エンコーダは連続的に回転することができ、優れた解像度を実現できるものも多くあります。この解像度は計算能力を犠牲にして得られるため、エンコーダーはアナログのエンコーダーよりも高価になる可能性があります。
以下に、ポテンショメータとエンコーダを比較した簡単な統計表を示します。増分エンコーダと絶対エンコーダに分けて説明します。
ポテンショメータ:
- エンコーダよりもセットアップが簡単（デジタルシステムと組み合わせて使用する場合はADC機能を想定）
- 立場は常に明確
- 無限に変化する入力
- アナログデバイスで動作
エンコーダー（増分）
- ポテンショメータよりも設定が難しい
- ポジションには変化を常に監視する必要がある
- 入力位置の数が限られている
- 無制限の左右回転
- 本質的にデジタル
エンコーダ（アブソリュート）
- ポテンショメータよりも設定が難しい
- 角度位置は常に明確
- 入力位置の数が限られている
- 無制限の左右回転
- 本質的にデジタル
ポテンショメータはアナログまたはデジタルの設定で使用できますが、エンコーダはデジタルで監視できるアプリケーションでのみ機能します。どちらのデバイスも多くの状況で互換性がありますが、一方向に回転し続けるユーザー インターフェイスや、連続的に回転する モーター を監視するものが必要な場合は、エンコーダーが唯一の選択肢になる可能性があります。
一方、ボリュームノブを回したり、限られた範囲でモーターを監視したりできるシンプルな ユーザー インターフェイス が必要な場合は、ポテンショメータの方が適している可能性があります。
あらゆるエンジニアリング上の決定と同様に、それぞれの選択には利点と欠点が伴います。近年、エンコーダーはより一般的になり、多くの点でより高性能になっていますが、ポテンショメータは今でも非常に重要であり、特定の状況では最適な選択肢となる場合があります。別のデジタルまたはアナログ制御オプションとしては、マイクロコントローラが抵抗をデジタル的に変化させることができる デジタルポテンショメータを検討することもできます。