다회전 로터리 엔코더는 단일 회전(0°~360°) 내에서 샤프트의 각도 위치를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 전체 회전의 누적 횟수도 측정할 수 있는 정밀 전기 기계 센서입니다. 단일 회전 엔코더는 회전할 때마다 출력을 재설정하는 반면, 다중 회전 엔코더는 절대 각도 위치와 총 회전 수를 모두 제공하여 더 넓은 범위의 모션에 걸쳐 정확한 위치 피드백을 제공할 수 있다는 점에서 다릅니다.
고급 모션 제어 애플리케이션에서는 하나의 360° 축 각도만 캡처하는 것만으로는 안정적인 시스템 모니터링을 달성하는 데 충분하지 않습니다. 회전 운동이 선형 변위, 기어 시스템 또는 대형 장비와 기계적으로 결합되는 경우 총 회전 수를 추적하는 것이 중요합니다. 다중 루프 인코더는 연속적인 절대 위치 데이터를 제공하여 복잡한 전기 기계 시스템의 정확한 동기화 및 제어를 보장함으로써 이러한 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이 기사에서는 작동 원리, 사용 시나리오 및 기타 통합 고려 사항을 포함하여 다중 회전 인코더에 대해 자세히 설명합니다.
멀티턴 엔코더의 기능과 장점
단일 코일 인코더가 359°에서 0°로 전환되는 시점을 모니터링함으로써 소프트웨어는 전체 축의 회전을 추적합니다. 이 방법은 실현 가능해 보이지만 심각한 안정성 문제를 야기합니다. 샘플링 누락, 정전, 통신 장애, 심지어 진동으로 인한 소음까지 모두 비동기식 회전 속도로 이어질 수 있습니다. 0°/360° 경계 근처의 빠른 반전은 플립 감지 논리를 더욱 혼란스럽게 하여 누적 오류를 발생시키는 경우가 많습니다. 광범위한 필터링 및 알고리즘 조정에도 불구하고 소프트웨어 기반 솔루션은 여전히 정확도 손실에 취약합니다.
다중 회전 절대형 엔코더는 단일 회전 미세 각도 분해능과 전체 샤프트 회전 속도를 추적하기 위한 내장 타코미터라는 두 가지 주요 기능을 통합하여 하드웨어 수준에서 이러한 문제를 해결합니다. 각도 측정은 일반적으로 용량성, 자기 또는 광학 감지 기술을 사용하는 반면 타코미터는 각도 데이터를 동기식으로 업데이트합니다. 이 조합은 견고하고 오류 없는 피드백을 제공하기 위해 외부 뒤집기 논리에 의존하지 않고 진정한 절대 다중 회전 위치를 제공합니다.
타코미터 자체는 다양한 방식으로 구현될 수 있습니다. 기계식 인코더는 기어 기반 시스템을 사용하고, 자기 설계는 일반적으로 Wiegand 펄스 에너지를 사용하여 회전을 기록하는 반면, 디지털 구현은 지속적인 전기에 의존합니다. 후자는 일반적으로 정전 시 회전 수를 기록하기 위해 전원 공급 장치(보통 백업 배터리 또는 소프트웨어 보호 장치를 통해)의 연속성을 유지하기 위한 신중한 시스템 설계가 필요합니다.
시작 시 다중 회전 인코더를 처리하는 방법
다중 회전 인코더 설계의 주요 과제는 재설정 시 전원을 관리하는 것입니다. 저장된 회전이 손실되면 절대 위치 데이터에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 사람들은 일반적으로 이 문제를 완화하기 위해 다양한 엔지니어링 전략을 채택합니다.
원점 또는 리미트 스위치 기준 - 활성화되면 시스템은 미리 정의된 기준점으로 메커니즘을 구동하고 인코더 위치를 다시 초기화합니다.
마지막으로 알려진 값 저장 - 호스트 컨트롤러나 비휘발성 메모리가 있는 경우 시스템은 종료되기 전에 마지막으로 기록된 각도와 회전을 저장할 수 있습니다. 다시 시작한 후 정지 기간 동안 샤프트가 움직이지 않는 한 이 값이 다시 적용됩니다.
기계적 샤프트 잠금 - 계획된 종료 또는 초저전력 상태 동안 회전을 방지하기 위해 샤프트를 물리적으로 잠글 수 있습니다. 그런 다음 전원을 켜면 저장된 인코더 값이 적용되어 원활한 복구가 이루어집니다. 이 방법은 특히 휴대용 또는 배터리 구동 시스템에 적합합니다.
시스템 레이어 재초기화 - 몇 번의 랩 손실을 허용할 수 있는 애플리케이션의 경우 외부 센서 또는 보안 기본 상태를 사용하여 시작 시 시스템을 재설정하고 재보정하기만 하면 됩니다. 이는 복잡성을 줄여주지만 중요하지 않은 위치 피드백 애플리케이션에만 적용됩니다.
정전 시 회전 손실을 수용할 수 없는 애플리케이션의 경우 통합 백업 배터리는 가장 신뢰할 수 있는 솔루션 중 하나입니다. 이 방법은 외부 재보정 방법이나 보조 센서에 의존하지 않으므로 단시간 또는 장기간의 정전 후에도 엔코더에 계속 전원이 공급될 수 있습니다.
전력 소비의 관점에서 볼 때 바로 이것이 기술 선택이 중요한 부분입니다. 용량성 인코더(예: Same Sky의 AMT 시리즈)의 작동 전력 소비는 일반적으로 80mW에 불과하므로 내장형 및 배터리 구동식 설계에 매우 효율적입니다. 그 효율성은 백업 에너지 저장 장치의 소비를 최대한 최소화하며, 과도한 배터리 용량 없이 장기적인 지원을 달성할 수 있습니다.
이와 대조적으로 자기 인코더의 전력 소비량은 일반적으로 150~500mW 범위인 반면, 광학 인코더는 일반적으로 고해상도 또는 LED 기반 시스템에서 200mW~1W 이상을 필요로 합니다. 이러한 효율성 이점은 밀리와트 하나하나가 중요한 전력이 제한된 환경에서 용량성 인코더를 매우 매력적으로 만듭니다.