정밀 모션 제어가 있는 경우, 인코더는 필수 부품으로 기계적 모션을 전자 신호로 변환합니다. 자동화 장비, 산업 공정 제어 또는 로봇과 같이 수많은 애플리케이션이 사용된, 인코더는 위치, 속도 거리 및 방향에서 데이터를 제공합니다. 시장에서 선택할 수 있는 주요 인코더 기술은 마그네틱, 광학 및 정전식입니다. 이 기사에서는 각 기술의 작동 원칙을 설명하고 일부 내재된 정전식 인코더 기술의 장점을 강조합니다.
주요 인코더 기술의 특징
마그네틱 인코더
대체 극 및 홀 효과나 마그네틱 저항 센서가 있는 회전하는 자석화된 디스크로 구성되어, 마그네틱 인코더는 마그네틱 중성자속 필드를 감지하여 작동합니다. 마그네틱 인코더는 견고하여 오일, 오물 및 습기의 침투에 영향을 받지 않으면서, 충격과 진동에 잘 대처합니다. 부정적인 측면에서 보면, 이는 전기 모터에 의해 발생한 마그네틱 간섭에 영향을 받기 쉬우며, 제한된 실행 가능한 작동 압력 범위를 보유합니다. 많은 개선 사항들이 마그네틱 인코더에 실행되었지만, 일반적으로 이는 광학과 정전식 대안 솔루션보다 더 낮은 해상도와 정확성을 제공합니다.
광학 인코더
마그네틱 인코더와 비교하여, 광학 인코더는 더 높은 해상도와 더 높은 정확성을 제공할 수 있습니다. 광학 인코더는 LED 광원(일반적으로 자외선)과 유리와 플라스틱으로 만들어진 인코더 디스크의 반대면에 위치한 광검출기를 구성합니다. 인코더 디스크는 일련의 투명하고 불투명한 선이나 슬롯을 번갈아 포함합니다. 디스크가 회전함에 따라, 창을 통한 빛의 통과 여부가 일반적인 방형파 A & B 직교 펄스를 제공합니다. 광학 인코더가 수십 년 동안 모션 컨트롤 시장을 지배해 왔지만, 이러한 장치는 고유한 단점도 있습니다. 광학 인코더는 "시야"에 의존하므로, 먼지, 오물 및 오일에 특히 취약합니다. 일반적으로, 광학 디스크는 유리나 플라스틱을 사용하여 구성되므로, 진동과 극한 온도로 인한 손상뿐만 아니라 모터에 조립 과정시 오염되기 쉽습니다. 또한, 작동시 광학 인코더는 100mA 이상의 전류를 소비하며, 이 수명은 LED에 의해 제한됩니다.
정전식 인코더
정전식 인코더는 로터, 고정 송신기 및 고정 수신기의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 로터는 사인 곡선 패턴을 포함하며, 회전함에 따라 송신기의 고주파 기준 신호는 예측 가능한 방식으로 변조됩니다. 인코더는 수신기 보드에서 정전 용량 유도 저항의 변화를 감지하고 복조 알고리즘을 사용하여 이를 회전 모션의 증분으로 변환합니다.
정전식, 광학 및 마그네틱 인코더 디스크의 비교
정전식 인코더의 장점
디지털 캘리퍼에 사용된 것과 동일한 원칙에서 파생된 정전식 인코더는 CUI 장치가 2006년 1세대를 시작한 이래, 탁월한 실적을 보유하고 있습니다. AMT 시리즈는 광학과 마그네틱 기술에서 경험한 많은 애플리케이션 문제를 해결하는 높은 신뢰성과 정확성 모두에서 입증되었습니다. 정전식 인코더는 광학 인코더보다 더 견고하며, 먼지, 오물 및 오일과 같은 다양한 환경 오염 물질을 견딜 수 있습니다. 정전식 인코더는 진동과 극한 온도에서도 훨씬 더 잘 견뎌냅니다. 또한, LED가 없으면 광학 인코더보다 더 수명이 길고, 설치 공간이 더 작으며, 전류 소비(6~18mA)가 더 적습니다. 마그네틱 간섭과 전기 소음에 강하며, 마그네틱 인코더만큼 견고하지만 더 훌륭한 정확성과 더 높은 해상도를 제공합니다.
디지털 특성을 감안할 때, 정전식 인코더는 유연성도 향상되어 사용자가 인코더의 해상도를 변경할 수 있도록 해줍니다. 다른 기술의 경우, 해상도는 인코더 디스크에 의해 결정됩니다. 이는 다른 해상도가 필요할 때마다 광학 또는 마그네틱 인코더를 교체해야 함을 의미합니다. 정전식 인코더에서 사용 가능한 프로그래밍 가능한 해상도는 특히 PID 제어 루프를 설계할 때 시스템 최적화에 유용할 뿐만 아니라, 하나의 모델을 여러 애플리케이션에서 사용할 수 있으므로 재고 보유를 줄일 수 있습니다. 또한, 정전식 기술을 통해 BLDC 정류를 위한 인코더의 인덱스 펄스 및 정렬을 디지털 방식으로 설정할 수 있으며, 내장된 진단 기능을 통해 설계자가 현장에서 신속한 문제 해결을 위해 중요한 시스템 데이터에 액세스할 수 있습니다.
인코더 기술 간의 단점 비교
단점 해결
시스템 요구 사항에 관계없이, 정전식 인코더는 광학이나 마그네틱 감지 기술에 대한 다용도의 비용 효과적이고 안정적인 대안을 제공합니다. 정전식 인코딩은 거의 모든 환경 조건에서 정확성과 신뢰성 측면에서 뛰어난 성능을 제공할 뿐만 아니라, 고유한 디지털 작동은 프로그램 가능성과 향상된 진단 기능을 제공하는 동시에 기존의 인코더 기능과 호환됩니다.