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