엔코더원리

축의 회전 변위량을 전기적 디지탈 및 아나로그 신호로 변환하는 검출기로서 광 센서의 일종이다.

즉 기계적 이동량 또는 변위를 검출하여 전기적 신호로 변환 시키는 광센서로써　회전축이 1회전

함에 따라 일정수의 Pulse가 Analogue신호 상태로 발생되는데 이것을 다시 내부의 파형정형회로

에 의해 Digital신호로 변환시켜 출력함으로써 자동제어계의 위치, 속도, 각도 등을 검출하는 역할

을 합니다.

엔코더의 분류

1) 일반적 분류 - Rotary Encoder - Linear Encoder 2) 코드 형태에 의한 분류 - Incremental type - Absolute type 3) Shaft 구조에 의한 분류 - Shaft type - Hollow shaft type 4) 검출 방식에 의한 분류 - Optical type - Magnetic type

코드방식 비교(INCREMENTAL방식과 ABSOLUTE방식의 비교)

구분 INCREMENTAL type ABSOLUTE type 구조 출력파형 출력형식  회전축의 회전각에 따라 구형파로 출력됨  회전축의 회전각에 따라  Parallel Code로 출력됨 절대위치  기준위치(원점)로부터 계수됨(Counter필요)  상시 판별 가능함 측정범위  분해능(출력펄스 수)에 의해 결정됨  0 ~ 360° 정전시  전원 복귀 후 에는 원점을 찾아야 함  - 전원 복구후에도 절대 위치 유지  - 계수가 불필요하므로 Error 발생이 없슴

엔코더의 응용예

출력방식 해설 회로도 용도   오픈콜렉터  (Open collector) 트랜지스터의 콜렉터 단에 부하를연결하지 않고 그대로출력하므 로 외부에서 부하(RL) 를 연결해 주어야함   FA범용  ㆍ 섬유기계 ㆍ 주유기 ㆍ 자동화기기 ㆍ 사출기 ㆍ 재단기 ㆍ 인쇄기 ㆍ 포장기계 ㆍ 편직기   전압출력  (Voltage output) 트랜지스터의 콜렉터 단에 부하를 연결하여 출력되므로 외부에서 무부하적인 상태로 사용가능함   라인 드라이버 (Line Driver) Data전송용의 출력전용 IC를 이용하여 출력하는 방식으로 입력전원이 5V전용이며 System측에 Receiver가 구비되어 있어야 함 ㆍ Servo Motor ㆍ Robot ㆍ A.G.V ㆍ NC공작기계   콤프리멘탈 (Complemental) 에미터 폴로워가 대칭 으로 구성된 전아 출력 형으로써 Noise에 강하 고 고속응답, 장거리 전 송에 적함 Elevator  (특수 주문형)   토템플  (Totem pole) 상시전류가 흘러 Noise에 강하고 파형 왜곡이적으며 전압 출 력 및 Open collector방 식으로도 사용이 가능 함 FA범용

 

 

No 용어 기호 단위 용어 해설 1 펄스(Pulse)      구형파, 방형파라고도 하며 직류를 번갈아 단속하는 것과 같은 매우 짧은 시간동안만 전압이나 전류가 존재하는 파형 2 출력 펄스수 N P/R Encoder를 1회전할때에 나오는 펄스의 수 3 A,B 상 A,B   두개의 신호가 90°의 위상을 가진 신호 예) C.W 시 A상이 앞설때 4 Z 상 Z   1회전에 1개만 출력되는 신호(원점신호) 5 정회전 (Clockwise) CW   Encoder측 방향에서 보아 시계방향으로 회전할 때 A상이 B상 보다 위상이 90°앞서 출력되는 회전방향 6 역회전 (Counter clock wise) CCW   Encoder측 방향에서 보아 Shaft가 반시계방향으로 회전할 때 A상이 B상 보다 위상이 90°앞서 출력되는 회전방향 7 전원전압 Vcc   Encoder에 인가되는 전압 8 공급전류 Icc   공급전압이 인가될때 Encoder에 흐르는 전류 9 출력방식     Encoder의 디지털 신호를 출력하는 방식 10 전압출력방식     Encoder 전원과 출력 드렌지스터 콜렉터 사이에 외부부하(RL)를 연결하여 출력하는 방식 11 오픈콜렉터방식 (Open Collector)     트렌지스터의 콜렉터단에 부하를 연결하지 않고 그대로 출력하므로 외부에서 부하(RL)를 연결1해 주어야함. 12 라인 드라이버방식 (Lind Driver) O   Date전송용의 출력 전용 IC를 이용하여 출력하는 방식으로 입력전원이 5V전용이며 System측에 Receiver가 구비되어 있어야함. 13 콤프리멘탈방식 (Complemental) L   에미터 폴로워가 대칭으로 구성된 전압 출력형으로써 Noise에 강하고 고속응답, 장거리 전송에 적합함. 14 허용유입전류 Is   오픈 콜렉터의 출력회로에 있어서 Encoder축에 흘러 들어오는 전류의 허용치. 15 출력저항 Ro   출력회로에 있어서 출력회로의 내부저항 16 최소부하저항 R   출력회로에 있어서 허용되어지는 최소 부하 저항

 

No 용어 기호 단위 용어 해설 17 상승시간  하강시간 tf  tf    출력펄스의 상승구간 : 초기10%~90%될 때가지 걸리는 시간(신호레벨100%일때) 출력펄스의 하강구간 : 초기 90%~10%까지의 걸리는 시간(신호레벨100%일때) 18 절연저항     전기회로의 전체단자와 Case Ground 사이 19 바이어스콘덴서 (Bias Condenser)     Encoder 전기회로상의 OV와 Encoder프레임 사이에 접속된 콘덴서 20 응답주파수 fr   파형비 및 위상차를 만족하는 최고 rpm에서의 주파수 21 근사정현파     수광소자에서 나오는 파형과 같은 Sine wave 22 진폭 Vf   근사정현파 출력의 양진폭 평균치 23 바이어스 Vo   근사정현파 출력신호의 직류성분 24 허용 최고 회전수 Nr RPM 기계적으로 허용된 Encoder의 최고회전수 25 기동 토크   gfcm 축을 기동시키는데 필요한 최소 토크 26 관성 모먼트 J gfcms² 직선운동의 질량에 상당하는 물리단위계 27 허용축하중 Fa Fr kgf 축 회전시에 허용되는 동하중으로 축직각 하중(하중Ff)은 축에 직각방향으로 가해지는 것이며 축방향 하중(Fa)은 축방항에 가해지는 것 28 베어링 수명 hs hrs Enocder의 베이렁 수명으로 회전수의 하중에 반비례 입력회전수와 축하중이 낮으면 그리이스의 수명에 의해 베어링의 수명이 달라진다. 29 축방향 변동 A mm Encoder 치부상태에서 Motor축 등의 전후 변동을 나타내는것 30 축직각방향변동 B mm Motor축 등의 떨림량을 나타내(편심의 2배) 31 동작온도범위 To ℃ Encoder성능을 만족시키는 주위환경온도가 외기 및 플렌지, 프레임 등과 같은 온도범위 32 보존온도범위 Ts ℃ Encoder의 성능을 열화시키지 않는 온도(무통전 상태) 33 방적구조     Encoder를 1.5m 높이이세 축 및 축직각 방향으로 물에 떨어뜨려 물에 의한 성능이 이상없는 구조 34 방진구조     먼지가 많은 환경에서 사용해도 이상없는 구조 35 내진동   G 진동에 견디는 능력으로 진동시험 기준에 의함 36 내충격   G 충격에 견디는 능력으로 시험조건을 축격방향 X,Y,Z 3방향  회수 각 2회, 충격량 5kg m/sec

No 용어 기호 단위 용어 해설 37 절대 오차각도 Ea  rad 출력펄스를 적산할때 얻어지는 회전각도와 진회전각도의 차 38 주기오차 Et rad 출력펄스 주기와 진주기의 차 39 인접주기오차 En rad 인접하는 펄스주기의 차 40 인크리멘탈 (Incremental)     펄스열, 정현파의 주기열을 출력하는 방식으로 위치는 펄스열을 적산하는 것에 의해 얻어짐 41 엡솔루트 (Absolute)     물리적 변위량을 2진코드(Binary Code) 또는 교번 코드(Gray Code)에 의해 절대 위치를 출력하는 방식 42 2진코드 (Binary Code)      Absolute방식의 출력코드의 하나로써 Binary Coder라고도 함. 디지털 처리에서는 가장 기본적인 코드로써 0 또는 1이 동시에 2개 이상 진화하는 일이 있으며, 시간오차에 의해 잘못 읽을 수도 있슴. 10진 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2³ 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 2² 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 2¹ 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 43 교번코드 (Gray Code)       Absolute방식의 출력코드의 하나로써 어떤 수에서 다음의 수로 변화할때 0또는 1의 변화는 1개이기 때문에 2진 코드와 같이 잘못 읽는 실수를 범하지 않음. 10진 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2³ 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 2² 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 2¹ 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 2 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0

No 용어 기호 단위 용어 해설 44 B.C.D 코드 2진화 10진코드       Absolute 방식의 출력코드의 하나로 10까지의 수치를 2진법으로 표현하며 시스템의 Controller a치 Counert에 주로 쓰인다. 10진 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2³x10 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 2²x10 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 2¹x10 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 2x10 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 45 전송거리     m  Encoder 출력신호가 전송되는 거리로써 출력 Cable의 길이 46 밧데리 백업     Encoder내부에 카운터 IC를 설치 멀티턴(Multiturn)화된 앱솔루트 엔코더 47 시리얼 전송     하나의 회로 출력선에 많은 데이터 신호를 시간차를 갖고 전송하는 방식 48 중공축형 엔코더 (Hollow Shaft)     Encoder의 축이 중공형태로서 취부측의 샤프트에 직접 삽입하게 되어 잇는 엔코더 49 내장형 엔코더 (Built in)     Encoder Cover가 없이 Motor등에 장착되어진 후 취부장치에서 Cover를 덮게 되어 있는 엔코더 50 실축형 엔코더     Encoder의 축이 실축으로 되어 있어 별도 Coupling이 필요한 인코더 51 듀티(DUTY)  D   출력신호의 1주기에 대한 Low, High의 비 52 위상차  a,b,c,d   출력신호의 A,B의 위상차 53 엔코더의 크기 L mm Encoder의 외경및 프레임부터 Cover 끝까지 거리(L)로 표시함 54 엔코더의 무게 M g Encoder에 연결된 Cable등 일체화된 부착물을 포함한 무게 55 브라켓      Encoder를 고정시키기 위한 지지 기구

 

Encoder의 올바른 사용법 - Encoder에 공급되는 전압이 규정보다 낮으면 정상파형이 출력되지 않을 수도 있으니 정격 전압 을 공급해 주십시오. - Encoder에 충격을 가하거나 떨어뜨리면 고장의 원인이 될 수 있으므로 취급시에 충분히 주의해 주십시오. - 진동은 잘못된 Pulse를 발생시킬 수가 있으므로 설치 장소, 취부개소는 가능한 진동이 벗는 곳을 선택하여 주십시오. - 회전축과의 결합시 반드시 본제품과 함께 공급되는 Coupling을 사용하시고 Shaft에 무리한 힘을 가하지 말아 주십시오. - Encoder의 출력신호는 외부의 Noise에 의해 오신호가 발생될 수 있으므로 배선시 동력선, 고압 선과 동일 배선을 하지 마시고, 별도로 배선하여 주십시오 - Encoder 내부에는 반도체, 광소자 등 전자부품이 내장 되어 있기 때문에 규정된 환경조건내에서 사용해 주십시오. - 전원전압, 출력선의 오접속 등은 제품의 고장을 유발시킬 수 있으므로 반드시 본 제품의 Cover에

부착된 결선방법을 따라 주십시오.

ENCODER Noise방지에 대하여

1. Encoder전원은 독립 Line으로 공급하는 것이 좋습니다. 2. 당사 Encoder를 Motor에 실장시 Encoder Shield선과 Motor Body와의 접지가 이루어지지 않으면 Motor에서 생기는 유도 Noise Encoder출력에 영항을 줄 수 있으므로 반드시 Encoder Shield선과 Motor Body사이에 공통접지를 시켜야 합니다. Encoder 회로 내부에는 Shield선(Case GND)과 OV(Earth)사이에 수 μF의 콘덴서로 Noise방지회로 가 구성되어 있습니다. 3. Encoder 출력전송상에 있어서 ① 전원의 접지선과 GND선은 반드시 Pair로 구성하되 동일 Shield선으로 전송해야 합니다. 또한 동일전원에 의해서 Encoder와 동시에 동작하는 System에 전원을 공급할 경우 만약 System을 경유하여 (그림2)Encoder에 전원을 공급하면 System내의 OV Bus의 임피던스에 의해 Encoder의 OV와 전원의 OV사이에 전위차가 생기기 때문에 Noise가 발생되어 Encoder가 오동작할 수 있는 원 인이 됩니다. ② Case Ground와 Circuit Ground의 단락환경이 나빠 Case Ground와의 사이에 10V 이상의 Noise가 실리는 경우 Encoder 전자회로가 이 Noise에 의해 오 동작을 일으키는 경우가 있습니다. 이러한 때 Case Ground와 Circuit Ground를 단락하여, 또 다른 악영향을 나타날 경우에는 Case Ground와 Circuit Ground사이에 Noise Filter용의 주파수 특성이 좋은 수 μF의 콘덴서를 삽입하면 좋습니다. ③ 전원선에 Noise가 실리는 경우 전원선에는 Noise가 실리지 않도록 완전히 실드된 전송선으로 전원을 Encoder에 공급하지 않으면 안됩니다. ④ Encoder 출력신호간에 아래 그림3과 같은 스파크 파형이 실리는 경우에는 Twist Pair Shield선 으로 전송하면 스파크 파형이 없어집니다