인크리멘탈 인코더 인터페이스

인크리멘탈 인코더는 일정한 속도 및 거리 피드백을 제공하면서 시스템을 단순화하고 비용 효율성을 높여줍니다. 다양한 옵션과 프로그래밍 인터페이스를 갖추고 있어 높은 유연성을 제공합니다. POSITAL의 인크리멘탈 인코더는 지름 36mm의 컴팩트한 크기에도 불구하고 최대 16,384 스텝의 해상도를 자랑합니다. 스테인리스 하우징, IP69K 등급, 300g 충격 내성을 갖춰 먼지, 습기, 오일에 대한 뛰어난 보호 성능을 제공합니다.

인크리멘탈 회전 인코더는 샤프트가 일정 각도로 회전할 때마다 출력 신호를 발생시킵니다. 회전당 발생하는 펄스 수가 장치의 해상도를 결정합니다. 절대값 위치는 출력하지 않기 때문에 내부 구조가 더 간단하고 비용도 절감됩니다. 위치 추적뿐 아니라 속도 측정에도 자주 사용됩니다. 기준점으로부터의 위치는 펄스를 세어 계산하고, 속도는 펄스를 시간 간격으로 나누어 구할 수 있습니다.

기본 원리: 인크리멘탈 인코더

인크리멘탈 로터리 인코더는 단일 전송 라인을 통해 직렬 출력 신호를 제공합니다. 하나의 센서는 하나의 컨트롤러에만 연결되어야 합니다.
인크리멘탈 인코더는 최소한 하나의 “A” 출력 신호를 가지며, 일반적으로 “A”와 “B” 두 개의 출력을 사용합니다. 이 신호들은 90° 위상차를 가지며, 회전 방향을 감지하는 데 사용됩니다. 시계 방향 회전 시 “A” 신호가 “B”보다 90° 앞서고, 반시계 방향에서는 “B”가 “A”보다 앞섭니다.

일부 인코더는 “Z” 신호도 출력합니다. 이는 회전당 한 번, 항상 같은 위치에서 약 90° 동안 유지되며, 정확한 기준 위치로 사용할 수 있습니다.
일부 인코더는 추가로 “/A”, “/B”, “/Z”와 같은 차동 신호도 제공합니다. 이들은 “A”, “B”, “Z”의 반전 신호이며, 컨트롤러는 각 쌍의 신호를 비교하여 전송 오류 여부를 확인할 수 있습니다.

출력 드라이버

푸시풀 (HTL)
푸시풀(HTL) 회로는 토템 폴(Totem Pole)이라고도 하며, 입력된 전원 전압(일반적으로 8~30VDC)에 따라 신호 레벨을 제공합니다. 적절한 회로 연결을 통해 외부 다이오드를 사용하여 전류 방향을 제한하면, Push-Pull 인터페이스를 오픈 컬렉터 회로 대신 사용할 수 있습니다.

RS422 (TTL)

RS422(TTL) 회로는 공급 전압에 의존하지 않는 일정한 5V 신호 레벨을 제공합니다. 두 가지 공급 전압 범위를 선택할 수 있습니다. 4.75~5.5VDC(오픈 컬렉터 출력 드라이버 대체 가능) 또는 8~30VDC입니다. 차동 신호를 사용하면 출력이 RS422 표준을 완벽하게 준수합니다. 차동 출력은 가장 높은 주파수 응답 성능과 최고의 잡음 내성을 제공합니다. 이를 위해 수신기도 차동이어야 합니다.

기존 출력 드라이버 교체

PNP 오픈 컬렉터 대체 (전류 소스) | NPN 오픈 컬렉터 대체 (전류 싱크)

Programmable Incremental Encoder

비프로그래머블 인크리멘탈 엔코더는 고객 사양에 맞춰 출고 시 공장에서만 설정할 수 있습니다. 하지만 어플리케이션 요구 사항이 변경되었을 때, 프로그래머블 인크리멘탈 엔코더를 사용하면 주요 특성을 손쉽게 조정할 수 있습니다. 외부 설정 도구(UBIFAST Configuration Tool)를 통해 소프트웨어에서 다음과 같은 항목을 변경할 수 있습니다:

출력 드라이버: Push-Pull(HTL) 또는 RS422(TTL)
회전당 펄스 수(PPR): 원하는 값으로 설정 가능
펄스 방향: “A가 B보다 먼저” 또는 “B가 A보다 먼저”

이러한 프로그래밍 기능은 유통업체, 시스템 통합업체 및 기계 제작자에게 매우 유용하며, 소량의 표준 모델만 보유하고 필요에 따라 맞춤 설정이 가능하여 재고를 줄일 수 있습니다.

사양

로직	신호 레벨	공급 전압	출력 전압
TTL	High	4.75-30 V	최소 3 V
TTL	Low	4.75-30 V	최대 0.5 V
HTL	High	4.75-9 V 9-30 V	최소 3 V 최소 전압 – 3 V
HTL	Low	4.75-30 V	최대 0.5 V

전압 출력 레벨

로직 게이트는 특정 입력 전압을 기준으로 High(로직 1) 또는 Low(로직 0)로 판단합니다.
TTL(트랜지스터-트랜지스터 로직): 2 V 이상의 신호는 로직 1, 0.8 V 미만의 신호는 로직 0으로 해석됩니다. 출력 전압 범위는 0–5 V입니다.
HTL(고임계값 로직): 3 V 이상의 신호는 로직 1, 1 V 미만은 로직 0입니다. 높은 출력 전압은 공급 전압에 따라 달라집니다. HTL은 0과 1 사이의 전압 차이가 커서 간섭과 전기 노이즈에 대한 내성이 뛰어납니다.

전기 각도와 기계 각도

기계 각도는 샤프트의 실제 회전 각도를 도 단위로 나타낸 것입니다. 전기 각도는 전기 신호에 사용됩니다. 교류 전압/전류의 한 주기를 360 전기도(el°)로 정의합니다. 인크리멘탈 엔코더의 경우, 하나의 주기는 하나의 완전한 펄스와 같습니다. 회전당 펄스 수(PPR)를 정의하면 전기 각도를 기계 각도로 변환할 수 있습니다.

듀티 사이클 (Duty Cycle)

듀티 사이클은 인크리멘탈 엔코더에서 ‘High’ 시간과 ‘Low’ 시간 간의 비율을 나타냅니다. 일반적으로 이 비율은 50/50이며, 이는 180 전기각의 High 및 180 전기각의 Low에 해당합니다.
자기식 인크리멘탈 엔코더는 PPR(회전당 펄스 수) 및 회전 속도(RPM)가 높아질수록 성능이 향상됩니다. 이는 광학식 엔코더의 성능이 감소하는 것과는 대조적입니다. 당사 데이터시트에 표기된 DNL 및 INL 정밀도는 최악의 경우를 기준으로 하며, 높은 PPR 및 RPM에서는 더 나은 성능을 기대할 수 있습니다.

쿼드러처 (Quadrature)

90 전기각도(el°)마다 인크리멘탈 엔코더는 출력 “A” 또는 “B”에서 상승 또는 하강 에지를 출력하며, 이는 신호 변화로 인식됩니다. 엔코더가 1000 PPR로 설정되어 있으면 카운터는 4000개의 신호 변화를 계산합니다 (펄스당 4번).

위상 각도 (Phase Angle)

위상 각도는 두 신호 에지 사이의 간격을 전기각도(el°)로 나타냅니다. 이 값은 일반적으로 일정한 위상각 값과 오차(쿼드러처 오차라고도 함)로 지정됩니다.

정확도 (DNL)

DNL 정확도는 위상각 오차의 절대값이며, 기계적인 각도로 표시됩니다.

주파수 응답

이는 인크리멘탈 엔코더가 출력 라인을 통해 낼 수 있는 최대 주파수입니다. 예를 들어, 200 PPR 엔코더가 600 RPM으로 회전할 경우 주파수는 2000 Hz (200 × 600 ÷ 60초)입니다.

정확도 (INL)

인크리멘탈 엔코더는 회전당 정의된 수의 펄스를 출력하며, 각 펄스는 특정한 기계적 위치에 대응됩니다. 이 이상적인 위치와 실제 위치 간의 최대 편차를 적분 비선형성(INL)이라고 합니다. INL 정확도는 위치 제어용으로 인크리멘탈 엔코더를 사용할 때 매우 중요한 값입니다.

기본 원리: 인크리멘탈 인코더