ロータリーエンコーダのしくみ

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ロータリーエンコーダには大きく分けて、出力するパルスの種類の違いにより

  • インクリメンタルエンコーダ
  • アブソリュートエンコーダ

の2種類があります。
また、今回は回転用のロータリーエンコーダについて解説していますが、直線的な移動量を制御するための、リニアエンコーダというのもあります。
身近なロータリーエンコーダとしてはマウスのホイール部分もロータリーエンコーダの一種です。

インクリメンタルエンコーダ

ロータリーエンコーダ― 特徴

エンコーダの軸が1回転するごとにエンコーダ分解能分のパルスが出力されます。
アブソリュートエンコーダに比べて安価。
A相、AB相、ABZ相出力タイプがあります。
出力信号にはオープンコレクタ、ラインドライバ(RS-422)出力などがあります。
エンコーダ呼称のパルス数[パルス/回転]は1相あたりのパルス数をさします。
高分解能のパルス数が必要な場合、A相、B相の各立上り、立下り信号をカウントし、パルス数を通常の4倍カウントする場合があります。この手法を
4逓倍と言います。
ラインセンサカメラと組合せてエンコーダを使う場合は一般に、このインクリメンタルエンコーダが用いられます。

※上図は模式図です。実際のエンコーダではAB相用のスリットは共通のスリットを用いて、パルスの90°位相をずらした位置に受光センサが配置されます。

エンコーダの回転方向

エンコーダを軸側から見て、時計回りをCWClock Wise)、反時計回りをCCWCounter Clock Wise)と言います。

エンコーダの回転方向

エンコーダがCW方向に回転しているとき、B相のパルスはA相よりも1パルスの波長の1/4だけ遅れて出力されます。

これにより、A相立上り→B相立上り→A相立下り→B相立下り→A相立上り・・・という順番でパルスが出力されます。

CW方向の回転時のパルス出力

エンコーダがCCW方向に回転しているとき、A相のパルスはB相よりも1パルスの波長の1/4だけ遅れて出力されます。これにより、B相立上り→A相立上り→B相立下り→A相立下り→B相立上り・・・という順番でパルスが出力されます。

CCW方向の回転時のパルス出力

このように、回転方向がCW方向、CCW方向と異なると、出力されるA相、B相のパルスの立上り、立下りの順番が異なることから、回転方向が判断できます。
Z相は1回転につき、1パルスだけ出力され、回転角度の基準(原点)や回転数のカウントに使用されます。
ただし、Z相の位置は見た目分かりづらい物が多く、Zの位置を調整するのは困難な場合が多いので、
Z相を原点復帰(イニシャライズ)用に使うことはまれで、別途、フォトセンサを付けるのが一般的です。

アブソリュートエンコーダ

アブソリュートエンコーダ 特徴

エンコーダの回転角度に合わせて、回転角度を取得することができます。
電源投入時でもイニシャライズ(原点復帰)処理を必要としません。
回転角度は2進数で取得でき、たとえば1回転を256分解能の出力のときは8ビット出力となります。
主にサーボモータなどに使われています。

主なエンコーダメーカ

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