엔코더 (Encoder)란 ? - 스테이지 기초이론3

안녕하세요. 똑순이밍쓰입니다.

 

정밀 스테이지(Stage) 구성품 중

스테이지(Stage)를 구동하고,

높은 성능을 낼 수 있도록 하는데

중요한 역할을 맡고 있는

엔코더 (Encoder)에 대해서

알려드리려고 합니다.

 

오늘은 엔코더 관련해서 

엔코더가 무엇인지 

종류가 어떠한 것이 있는지에 대해

알려드리겠습니다.

 

엔코더(Encoder) 란?

엔코더(Encoder)는 물리적인 환경으로부터

피드백을 제공하는 장치입니다.

쉽게 설명하면 회전 운동이나

직선운동을 하는

물체의 위치와 속도 정보를 가지고 

움직임을 카운터 또는 PLC와 같은

제어장치에서 읽을 수 있는

전기적인 신호로 출력하는 장치입니다.

결국 정밀 스테이지의 움직임의

위치를 피드백받아서 제어할 수 있는

장치입니다.

 

엔코더(Encoder)의 종류

엔코더 (Encoder)는

물체의 움직이는 운동 방식에 따라서 

로터리 엔코더(Rotary Encoder)와

리니어 엔코더 (Linear Encoder)로

분류 할 수 있으며

리니어 엔코더는 검출 방법에 따라

접촉식 엔코더 / 비 접촉식 엔코더로

분류할 수 있습니다.

비 접촉식 엔코더는 검출 센서에 따라서

광학식 엔코더 (Optical Encoder) /

자기식 엔코더 (Magnetic Encoder)가 있습니다.

또한, 움직이는 물체의 위치를 

파악하는 방식에 따라서 

인크리멘탈 엔코더 (Incremental Encoder) /

절대식 엔코더 (Absolute Encoder)로

분류 할 수 있습니다.

 

1) 로터리 엔코더 (Rotary Encoder)

로터리 엔코더(Rotray Encoder)는 

회전하는 물체의 움직임의

위치를 피드백하는 장치 입니다.

로터리 엔코더는 일반적으로

원형으로 된 스케일(Scale)과

스케일(Scale) 사이의 간격을

읽어 드리는 헤드(Head)로 구성되어 있습니다.

헤드(Head)가 스케일 (Scale)사이의 간격마다

펄스(Pulse) 신호를 읽어들여

아날로그(Analog) 신호를

전기적인 펄스(Pulse) 디지털(Digital) 신호로 

변환하여 회전하는 물체의 위치, 속도, 회전 각도 측정이나

회전하는 모터의 회전 속도, 회전량을

측정할 때 사용합니다.

주로 스케일(Scale)가 움직이는 물체에 장착되고

헤드(Head)가 고정되어 사용합니다.

로터리 엔코더는 움직이는 물체의 위치를

파악하는 방식에 따라서 

인크리멘탈형 로터리 엔코더 (Incremental Rotay Encoder) /

절대식형 로터리 엔코더 (Absolute Rotary Encoder)로

분류 할 수 있습니다.

 

인크리멘탈형 로터리 엔코더 (Incremental Rotay Encoder)

축을 중심으로 회전하는 물체의

회전 움직임의 변화량에 따라서

펄스(Pulse)수를 카운트하여 회전양을

검출하는 장치입니다.

즉, 회전 할 때마다 펄스(Pulse)의 횟수가

증가하여 물체의 회전 위치 , 회전 속도를 

측정할 수 있습니다.

 

절대식형 로터리 엔코더 (Incremental Rotary Encoder)

축을 중심으로 0º ~ 360º로 일정한 비율로 분할하여 놓고 

분할 된 위치마다 발생하는 전기적 신호를 지정하여

회전하는 물체의 회전 움직임을 감지하여

그 위치에 맞는 전기적 신호를 발생하여

회전양을 검출하는 장치입니다.

절대식형 로터리 엔코더 (Incremental Rotary Encoder)의 경우

항상 사용할 때 마다 시작점 (기준점) 으로의

복귀를 한 후 사용해야합니다.

 

2) 리니어 엔코더 (Linear Encoder)

리니어 엔코더(Linear Encoder)는 

직선운동을 하는 물체의 움직임의

위치를 피드백하는 장치 입니다.

리니어 엔코더는 일반적으로

스케일(Scale)과 스케일(Scale) 사이의 간격을

읽어 드리는 헤드(Head)로 구성되어 있습니다.

헤드(Head)가 스케일 (Scale)사이의 간격마다

펄스(Pulse) 신호를 읽어들여

직선 운동을하는 물체의 위치, 속도를

측정할 때 사용합니다.

주로 헤드(Head)가 움직이는 물체에 장착되고 

스케일(Scale)이 고정되어 사용합니다.

리니어 엔코더에도 움직이는 물체의 위치를

파악하는 방식에 따라서 

인크리멘탈형 리니어 엔코더 (Incremental Linear Encoder) /

절대식형 리니어 엔코더 (Absolute Linear Encoder)로

분류 할 수 있습니다.

 

인크리멘탈형 리니어 엔코더 (Incremental Linear Encoder)

직전 운동을하는 물체의

직선 움직임의 변화량에 따라서

펄스(Pulse)수를 카운트하여 위치값을

검출하는 장치입니다.

즉, 움직일 때마다 펄스(Pulse)의 횟수가

증가하여 물체의 위치 , 회전 속도를 

측정할 수 있습니다.

인크리멘탈 타입의 경우 전원이 들어온 이후

물체가 이동한 거리를 측정합니다.

 

절대식형 리니어 엔코더 (Incremental Linear Encoder)

스케일(Scale)에 일정한 비율로 분할하여 놓고 

분할 된 위치마다 발생하는 전기적 신호를 지정하여

직선운동을 하는 물체의 움직임을 감지하여

그 위치에 맞는 전기적 신호를 발생하여

위치를 검출하는 장치입니다.

절대식형 리니어 엔코더 (Incremental Linear Encoder)의 경우

항상 사용할 때 마다 시작점 (기준점) 으로의

복귀를 한 후 사용해야합니다.

시작점(기준점)으로 복귀를 하지 않으면

정확한 위치 값을 알 수 없습니다.

 

3) 광학식 엔코더 (Optical Encoder)

광학식 엔코더(Optical Encoder)는

광 다이오드가 빛을 쏘고,

내부에 있는 슬릿에 있는 구멍을 통해

빛이 통과하거나 막히는 것을 반복하면서

위치를 파악하는 형태이거나

헤드가 빛을 쏘면, 아래에 일자로 놓인

스케일에 빛이 반사되는데,

스케일에는 빛면이 일정한 간격으로 배치되어 있어 

반사되는 빛의 세기가 일정하게 바뀌게되며

바뀌게되는 및의 세기를 감지해

위치를 측정하는 방식입니다.

광학식 엔코더(Optical Encoder)는 현재 가장 

정밀하게 사용되는 엔코더(Encoder) 입니다.

 

3) 자기식 엔코더 (Magnetic Encoder)

자기식 엔코더(Magnetic Encoder)는

스케일(Scale)에 자석이 일정한 간격으로

N/S극이 반복적으로 배치되어

헤드(Head)가 스케일(Scale)위를 이동하면서

자기장 변화를 감지하고, 

감지된 횟수를 측정해 변화량을

측정하는 장치 입니다.

자기식 엔코더(Magnetic Encoder)는

광학식 (Optical Encoder) 대비 견고합니다.

먼지, 증기, 진동 등 광학식 엔코더(Optical Encoder)를

사용할 수 없는 환경에 주로 사용하고 있습니다.