ロータリーエンコーダのしくみ

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
アブソリュートエンコーダ
主なエンコーダメーカ

インクリメンタルエンコーダ

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ＣＷ（Clock Wise）、反時計回りをＣＣＷ（Counter Clock Wise）と言います。

AB相、ABZ相のエンコーダであれば、エンコーダの回転方向を認識する事ができます。

逆にA相のみのエンコーダだと、回転方向は認識できません。

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。

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。

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。