서보 모터 - 로터리 인코더

로타리 엔코더라고도 불리는 로터리 인코더는 서보 모터에서 속도나 위치를 읽는 중요한 구성품입니다.

로터리 인코더는 검출기의 한 종류로, 모터에 장착하는 검출기에는 몇가지 종류가 있는데

현재는 거의 광학식 로터리 인코더가 사용되고 있습니다.

전기 방식의 로터리 인코더는 분해능이 작아서 범용 되지 않습니다.

 

방식	출력 신호 형태		특징
로터리 인코더	A상 B상		전기 신호 처리가 쉬움 고분해능 가능
레졸바 인코더	정현파 신호		내진강도 우수함 전기처리 어려움
타코 제너레이터	회전수에 따른 아날로그 신호		속도 정보 개념의 신호만 대응 비교적 저렴함

로터리 인코더는 회전판과 고정판에 만들어진 슬릿을 통과하는 빛의 명암을 만들어 5V의 신호를 만듭니다.

 

인코더의 실 예

 

발광소자에서 나온 빛은 회전판과  고정판에 있는 슬릿을 통과하여,

회전판의 회전에 맞추어 수광 소자 측에 빛의 명암으로 그림과 같이 수광됩니다.

이것을 전기적으로 변환시켜 인코더 신호가 됩니다.

 

로터리 인코더의 종류

 

1. 인크리멘탈 인코더

 

인크리멘탈은 상대값, 증량의 개념을 가지고 있습니다.

위치 결정 제어를 하기 위해서는 기준값이 필요한데, 이것을 '원점'이라고 합니다.

인크리멘탈 용도에서는 원점에 모터 인코더의 Z상을 사용합니다.

Z상을 기준으로 A상이나 B상을 카운트해서 위치 결정을 하고, 이를 상대 위치라고 합니다.

 

인크리멘탈 인코더 방식

전원이 투입되면 원점(Z상)을 찾는 '원점복귀'를 수행합니다.

인코더는 어느 곳이 원점(Z상)인지 육안으로는 확인하기 어렵기 때문에, 전원이 투입될 때마다 원점복귀를 실시해야 합니다.

 

2. 앱솔루트 인코더

 

앱솔루트의 의미는 절대값입니다. 

앱솔루트의 용도는 원점복귀가 적합하지 않은 어플리케이션에서 쓰입니다.

전원을 투입한 시점에서 현재의 위치(절대 위치)를 파악할 필요가 있기 때문에 앱솔루트 인코더를 사용합니다.

전원 투입 위치를 파악한 후 바로 펄스 수를 지령합니다.

다만, 몇 회전 중인지(다회전) 파악하기 위해선 백업용 전지가 필요합니다.(엔코더 IC 저장용)

 

앱솔루트 인코더 방식

인크리멘탈 인코더(좌)와 엡솔루트 인코더(우)의 차이

인크리멘탈 인코더의 경우, 2,500 펄스 인코더 기준으로 원주상에 슬릿이 2,500개가 있습니다.

A상과 B상을 만들면 서보 앰프에서 4배의 카운터를 얻어(4 체배) 10,000 펄스의 분해능을 만듭니다.

 

엡솔루트 인코더의 경우, 트랙 위에 슬릿이 잘라져 있습니다.

회전 각도 위치에 따라 빛의 명암을 2진수 시리얼 신호로 변화, 출력하고 있습니다.

예를 들어, 17bit 인코더는 2의 17 제곱이므로 131,072 펄스의 분해능이 됩니다.

서보 앰프에서 A상과 B상으로 변환이 가능하고, 상위 컨트롤러에서 이 값을 인크리멘탈 A/B상으로 읽거나, 엡솔루트 절대값으로 읽는 것이 가능합니다. ♣