이 기사에서는 자동화 분야의 다양한 유형의 모터 인코더, 특히 선형 및 회전 인코더와 해당 애플리케이션에 대해 설명합니다.
I. 모터 엔코더란?
모터 엔코더는 자동화 제어 시스템 또는 위치 정보가 필요한 모터가 포함된 기계의 위치 데이터를 기록하는 장치입니다. 로봇 팔부터 3D 프린터까지 어디에나 존재합니다. 인코더는 자율 기계가 제대로 작동할 수 있도록 하는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 시스템 내에서 움직이는 구성 요소를 정확하게 측정할 수 있습니다.
모터 인코더는 여러 영역에서 이점을 제공합니다. 예를 들어, 선형 인코더는 철도 응용 분야에서 일반적으로 사용되며 CNC 기계 및 3D 프린터를 사용하여 정밀하게 부품을 만들 수 있는 반면, 회전식 인코더는 제조 시 로봇 팔을 가능하게 합니다. 전송되는 신호는 필요한 정확한 순간에 컨트롤러 또는 PLC의 다양한 출력을 활성화합니다.
II. 모터 인코더는 어떻게 작동합니까?
인코더는 회전식 또는 선형의 두 가지 개별 시스템 중 하나를 기반으로 하는 제어 장치에 전기 정보를 제공하여 작동합니다. 인코더에는 물리적 변화를 전기 데이터로 변환하는 저항성, 기계적, 자기적, 광학적 메커니즘 등 여러 메커니즘이 존재합니다. 광학 인코더는 제조 분야에서 가장 일반적입니다. 여기에는 컨트롤러 처리를 위해 물리적 동작을 전기 신호로 변환하는 최소 하나의 광 송신기와 하나의 광 수신기가 포함되어 있습니다. 사용된 변환 방법에 관계없이 인코더는 항상 선형 또는 회전식 인코더로 분류됩니다.
광학 인코더에서는 회전형과 선형형 모두 단단한 표면에 절단된 "창"을 활용하여 빛이 점진적으로만 수신 장치에 들어갈 수 있도록 합니다. 선형 인코더는 센서를 사용하여 경로 길이에 따라 스트립 내의 다양한 패턴을 감지하는 반면, 회전식 인코더는 신호를 제어 시스템으로 다시 전송하는 슬롯이 있는 디스크로 구성됩니다.
광학 시스템에서 송신기는 시스템이 움직일 때 점진적으로 중단되는 일정한 광선을 방출합니다. 수신기가 송신기에서 나오는 빛을 감지할 때마다 컨트롤러에 전기 신호를 보냅니다. 애플리케이션에 따라 빛을 차단/수신하는 다양한 디스크 또는 트랙 구성이 존재합니다. 여기에는 절대 위치 인코더와 증분형 인코더가 포함됩니다.
III. 절대 인코더와 증분 인코더: 차이점은 무엇입니까?
절대 인코더는 여러 개의 광 센서를 사용하여 이진 코드를 컨트롤러에 보냅니다. 이는 광 송신기/수신기 쌍에 해당하는 별도의 슬롯을 갖추고 있습니다. 단일-절대형 엔코더의 경우 이러한 슬롯은 모터 1회전 내 각도 위치를 나타내는 바이너리 코드를 생성합니다.
더 높은 정밀도와 더 넓은 범위가 필요한 응용 분야에서 다중 회전 인코더는 기어 감속기와 두 개의 인코더 디스크를 활용하여 더 넓은 범위의 알려진 위치를 달성합니다. 절대 인코더는 전력 손실 후 위치 데이터가 필요한 시나리오(가장 일반적으로 안전 회로에서 사용)에 더 적합합니다. 증분 인코더는 컨트롤러에 펄스를 보내기 위해 균일한 간격의 슬롯을 갖추고 있습니다. 이러한 인코더는 0 위치에서 계산된 펄스에 의존하므로 어떤 이유로든 시스템의 전원이 끊길 경우 계산을 다시 시작할 수 있는 알려진 위치를 갖는 것이 중요합니다.
모터 속도만 필요한 경우 아날로그 신호를 컨트롤러로 전송하여 유용한 애플리케이션을 위해 이 데이터를 처리할 수 있습니다. 프로세스에 위치 데이터가 필요한 경우 인코더는 컨트롤러에 전기 펄스를 보내 경계 영역 내의 모터 위치를 해독할 수 있습니다.
IV. 리니어 엔코더는 어디에 사용되나요?
선형 엔코더는 센서 또는 눈금의 "노치"를 통해 전기 펄스 신호를 컨트롤러에 전송합니다. 이러한 펄스 신호는 PLC에 의해 디코딩되어 장치가 따라야 하는 명령으로 변환될 수 있습니다.
선형 인코더는 3D 프린터나 CNC 기계와 같은 슬라이딩 포지셔너가 있는 애플리케이션에 더 적합합니다. 컨트롤러에 대한 정확하고 빠른-데이터 전송이 필요한 프로세스에 탁월합니다. 절대 인코더가 아닌 특정 선형 인코더에는 정전 또는 PLC/컨트롤러 재시작 후 영점을 찾기 위해 기준 위치가 필요합니다.
절대 인코더는 위치에 대해 이진 표현을 사용하는 반면, 증분 인코더는 시작 후 컨트롤러가 계산한 펄스만 보냅니다. 리미트 스위치나 센서는 위치 데이터를 재설정해야 할 때 기준점을 제공할 수 있습니다.
절대-코드- 기반 선형 인코더는 이동이나 참조점 없이 위치를 결정할 수 있습니다. 위치를 설정하기 위해 여러 스케일의 이진 코드를 활용합니다. 이는 적용 프로세스에 더 큰 유연성을 제공하고 재시작 안전이 필요한 분야에서 더 많은 기회를 열어줍니다.
V. 로터리 인코더의 응용
로터리 엔코더는 모터 샤프트에 부착된 원형 스케일로 구성됩니다. 모터가 회전하면 광 센서가 스케일의 패턴을 판독하여 펄스 수 또는 이진 코드를 PLC로 보냅니다. 회전식 인코더는 모터 속도 측정이 필요한 응용 분야나 로봇 팔의 서보 모터와 같이 모터 회전 없이 거리를 측정하기 어려운 응용 분야에 매우 유용합니다. 모터 속도 제어가 필요한 애플리케이션에서는 모터 속도를 측정하기 위해 펄스 수를 생성하는 증분형 인코더를 사용합니다.
엔코더 스케일에는 특정 수의 슬롯이 있으며 PLC는 모터가 회전할 때 이러한 슬롯을 계산합니다. 이 수는 RPM으로 변환될 수 있습니다. 이것이 유용한 예는 컨베이어 벨트 모터입니다. 특정 매개변수에는 다른 벨트 속도가 필요할 수 있으며 PLC는 모터의 RPM에 따라 적절하게 조정할 수 있습니다. 또한 절대형 로터리 인코더보다 더 정확한 데이터를 생성하므로 정밀도가 중요한 응용 분야에도 유용합니다. 정확도가 더 높음에도 불구하고 이동 없이는 위치를 읽을 수 없으며 PLC와의 통신이 끊긴 후 참조 위치가 필요할 수 있습니다.
절대값 엔코더는 회전 모터 엔코더로도 사용할 수 있습니다. 이는 각도 데이터가 필요한 상황에 더 적합합니다. 또한 데이터 전송을 위해 이동이 필요한 증분식 로터리 인코더와 달리 인코더와 컨트롤러 간의 통신 또는 전력 손실 후에도 위치를 불러오는 기능을 유지합니다.