엔코더란?

 

 

 

안녕하세요. 취업한 공대누나입니다.

이번에 회사에서 엔코더 관련해서 수정 작업할 일이 생겨서

제대로 공부해보고자 포스팅을 하게 되었습니다.

 

1. 엔코더(Encoder)란?

 

회전 운동이나 직선 운동을 하는 물체의 위치와 속도의 정보를

전기적인 신호로 출력하는 센서를 말합니다.

 

정밀한 움직임의 위치를 피드백 받아서 제어를 할 수 있는 장치로

모터의 회전 속도, 회전 방향등을 알 수 있습니다.

 

일반적으로 모터의 움직임을 PWM을 이용하여 제어를 하게 됩니다.

하지만 PWM을 인가해도 모터마다 조금씩 다르게 움직일 수 있습니다.

그래서 이를 피드백하기 위해서 엔코더를 사용하기도 합니다.

 

2. 엔코더의 종류

 

물체의 움직이는 운동 방식에 따라서 로터리 엔코더와 리니어 엔코더로 분류합니다.

회전 운동 검출용으로는 로터리 엔코더를 사용하게 되며 직선운동 검출용으로는 리니어 엔코더를 사용하게 됩니다.

검출 방법에 따라서 접촉식과 비접촉식으로도 구분할 수 있습니다.

비접촉식은 검출센서에 따라서 Optical Encoder, Magnetic Encoder등이 있으며

측정 대상물의 위치파악에 따라서 상대적 이동을 측정하는

Incremental형과 절대적 위치를 측정하는 Absolute형이 있습니다.

 

 

1) 운동 방식에 따른 분류

 

(1) 로터리 엔코더 (Rotary Encoder)

스케일이 원형으로 되어 있어, 원이 회전함에 따라 위치를 판독합니다.

 

회전속도, 회전량 및 회전 방향을 검출할 수 있습니다.

주로 모터에 부착되어 모터의 위치를 판독합니다.

 

이미지 출처 : 디바이스마트

 

(2) 리니어 엔코더 (Linear Encoder)

 

이미지 출처 : 한국미스미

 

리니어 엔코더는 일자로 뻗어 있는 엔코더입니다.

모터에 직접 부착하기 보다는 최종적으로 제어하고자 하는 작업물이 있는 곳에 부착하는 경우가 더 많습니다.

일반적으로 스케일과 같이 사용합니다.

스케일에는 정밀한 격자 눈금이 있습니다.

눈금이 새겨진 부분을 센서가 지나가면서 펄스를 읽어 들여 직선 이동거리로 환산하게 됩니다.

 

 

2) 측정 방식에 따른 분류

 

(1) 인크리멘탈형 엔코더 (Incremental Encoder)

 

인크리멘탈형 방식은 점진적으로 증가하는 형식을 쓰는 것으로

엔코더가 돌아갈 때 발생되는 파형의 횟수를 통해 회전축의 회전 속도를 측정합니다.

이는 일정한 방향으로 회전하는 기기에 사용하기 적합한 방법입니다.

 

우선 방향을 구분하는 방법은 아래와 같습니다.

엔코더는 회전하면서 A신호와 B신호를 계속 만들어냅니다.

0과 1을 반복해서 출력하며, A상과 B상은 서로 엇갈립니다.

 

시계방향일 때는 A상이 B상보다 90도 앞서게 되고, 반시계 방향일 때는 B상이 A상보다 90도 앞서게 됩니다.

 

 

그리고 두 개가 겹치는 edge마다 숫자를 세게 됩니다.

 

어떤 edge를 카운트 할지는 엔코더마다 다릅니다.

 

인터럽트 발생	A상	B상	방향
A가 올라감	1	0	정방향
A가 올라감	1	1	역방향
B가 올라감	1	1	정방향
B가 올라감	0	1	역방향

이렇게 위의 표를 통해서 우리는 모터가 정방향으로 회전하고 있구나를 알 수 있습니다.

 

엔코더에는 Z상이라는 것도 있는데 Z상은 1회전마다 1펄스만 출력되어 회전각도의 기준(원점)과

회전수의 카운트용으로 사용됩니다.

 

 

(2) 앱솔루트형 엔코더(Absolute Encoder)

 

회전축의 0도 지점을 기준으로 360도를 일정한 비율로 분할하고, 그 분할된 각도마다 인식 가능한

전기적인 디지털 코드를 지정하여, 회전축의 회전각도에 대한 출력 값은 어떠한 전기적인 요소에 의해서도

변화되지 않으므로 원점 보상이 필요가 없습니다.

 

 

3. 분해능

 

엔코더의 성능 중 가장 중요한 요소 중 하나입니다.

분해능이 높을수록 축의 회전 속도 및 위치를 미세하게 측정할 수 있습니다.

 

 

오늘은 엔코더에 대해 알아보았는데요.

다음에는 검출 방법에 따른 것도 다뤄보도록 하겠습니다.