エンコーダの選択: 適切なエンコーダを見つける

Kyle Coiner、モーション、オートメーション スペシャリスト

エンコーダは、位置や速度のフィードバックを必要とするアプリケーションで使用される多様な製品カテゴリです。 ほとんどのアプリケーションは、測定範囲、分解能、取り付け要件など、いくつかの重要な選択基準によって満たされます。

より困難なアプリケーションには、多くの特殊なエンコーダ テクノロジが利用可能です。 設計プロジェクトにエンコーダが必要な場合は、特定のニーズを満たすエンコーダを選択する必要があります。 正しいエンコーダを選択するために留意すべき重要な考慮事項がいくつかあります。

インクリメンタル フィードバックとアブソリュート フィードバックは、ロータリー エンコーダを選択する際に取り組むべき最初の基準です。 インクリメンタル エンコーダは、位置が変化するとパルス信号を生成し、その結果、高速かつ正確なフィードバックが得られます。 絶対値エンコーダは、動作範囲内のシステムの特定の位置を表す固有の位置信号を生成するために使用されます。

速度フィードバックのみが必要なシステムの場合、インクリメンタル エンコーダは、コストが低く、設計の選択肢が広く、実装が簡単であるため、簡単な選択です。 位置フィードバックが必要な場合は、インクリメンタル テクノロジーとアブソリュート テクノロジーの長所と短所を詳しく検討する必要があります。

インクリメンタル技術とアブソリュート技術を区別するには、範囲、分解能、校正、可用性と互換性、コストを含む 5 つの主要な機能を考慮する必要があります。

範囲：インクリメンタルエンコーダは、固定位置の変化ごとに脈動するため、事実上無限の移動範囲を測定できます。 最大パルス数はエンコーダによってではなく、カウントを実行するコントローラによって決まります。 絶対値エンコーダの出力範囲は固定です。 それを超えると、新しい信号レベルの開始点に「ロールオーバー」します。 シングルターン エンコーダは回転ごとに出力をロールオーバーし、マルチターン エンコーダは回転数を保存し、シングルターン データに加えてこのデータを含みます。 一部のアブソリュート エンコーダでは、電力損失によってこの複数回転データを保存するためにバッテリが必要になります。 ただし、バッテリーレスオプションは多段ギアセットに依存しており、各ギアセットにはマルチターンデータを保持するための独自のフィードバックトラックがあります。

解決：インクリメンタル エンコーダにはさまざまなパルス/回転 (PPR) の選択肢があり、一般的な選択肢は単一 PPR (粗い分解能) から 16,000 ppr 以上 (細かい分解能) まであります。 産業用アプリケーションで使用される最も一般的な PPR の 1 つは、1024 ppr (1​​0 ビット) 直交エンコーダー (2 つのパルス トラック A と B を意味します) で、およそ +/- 0.1 度の精度が得られます。 アブソリュート エンコーダは通常、インクリメンタル エンコーダよりも高い単一回転分解能を備えています。 一般的な解像度は 13 ビット以上の範囲にあり、多くの場合 20 ビットまたは 24 ビットに達します。 これにより、0.0001 度未満の位置変化を測定できるようになります。

較正：インクリメンタル エンコーダはパルスのみを提供できるため、動作範囲内のどこにシステムが存在するかを解釈するのは接続されたコントローラ次第です。 インクリメンタル エンコーダに依存するシステムには、位置データを「ゼロ」にして通常の動作を続行する前に、システムが既知の位置に進むホーミングまたはキャリブレーションの何らかの方法が必要です。 このルーチンは、スローモーションを伴う広範囲の動作を伴うシステム (たとえば、帰宅するまでに数時間かかる可能性がある大型パラボラアンテナなど) では、許容できないほど長くなる可能性があります。 アブソリュート エンコーダは、システムの動作範囲内のどこにでも固有の信号を出力します。 この信号は依然として機械的な場所から参照する必要があります。 ただし、これは通常、システム構築時に 1 回だけ実行されるか、後でいくつかの機構が交換され、新しい校正が必要になった場合に実行されます。

可用性と互換性:インクリメンタル エンコーダは、産業市場で最も一般的なスタイルのエンコーダであり、多くのブランドから選択でき、形状、サイズ、取り付けスタイルが非常に豊富です。 特定のメーカーまたはモデルが入手できなくなった場合、通常は別のメーカーまたはモデルと簡単に交換できます。 特別な環境定格を持つインクリメンタル エンコーダも、同様の定格のアブソリュート エンコーダよりも見つけやすいです。 アブソリュート エンコーダは、高度に特殊化され、特定のアプリケーション向けに設計される傾向があります。 信号タイプ、通信プロトコル、シングルターンおよびマルチターン分解能のさまざまな組み合わせを選択できます。 多くの場合、ベンダーは選択できるペアリングが限られているため、システム インテグレーターによる大幅な再エンジニアリングなしに交換を見つけることは不可能になります。