용량성 엔코더 vs 광학 엔코더의 장점

CUIINC

CUI는 Ingvar Andermo와 공동으로 용량성 유도저항으로 인해 변조된 신호의 주파수 변화를 감지하는 ASIC을 구현함으로써, 회전운동을 측정하는 독점적인 방법을 개발했다.

이는 디지털 캘리퍼스(digital callipers)의 주요 기술로 수년간 사용돼 왔으며, AMT 시리즈 모듈형 엔코더 형태로 위치 엔코딩에 적용됐다. 현재 로터리 엔코더에서 일반적으로 사용되는 기술에 비해 용량성 엔코딩은 광학 엔코딩보다 많은 장점을 갖고 있다.
 

기술적 고려 사항

① PID 시스템 변조

모션 제어의 중요한 측면은 시스템 최적화와 루프 시간 변조다. 불규칙하거나 원하지 않는 동작으로 인해 시스템의 응답을 변조해야 하는 경우 올바르게 찾기 어려울 수 있다. 이때 시스템 PID 시간을 적시에 코드리뷰와 변경하는 것으로 맞추거나 해상도로 조정할 수 있다. AMT를 사용하면 해상도를 동적으로 수정할 수 있으므로 시스템 응답 수정 프로세스가 크게 단순화된다. PID 제어 엔지니어는 단순히 원하는 결과를 얻을 때까지 전체 응답시간을 평가해 엔코더의 라인 카운트를 조정한다. 광학 엔코더를 사용하면 이 프로세스를 통해 여러 가지 버전을 구입해야 하므로 비용이 증가하고 설계 주기가 길어진다.
 

② 먼지 및 오물

광학 엔코더의 성능은 먼지와 오물 및 광학 디스크에 쌓이는 다른 오염 물질에 영향을 받는다. LED가 디스크를 통해 빛을 광센서로 통과시킬 수 없기 때문에 반복성 문제가 발생한다. 광학 디스크가 오염되면 엔코더를 교체 해야 한다. ASIC의 주요 제품인 AMT는 먼지와 오물에 영향받지 않으므로 결과적으로 훨씬 더 견고하고 안정적인 성능을 제공한다.

③ 온도

오염 물질이 광학 디스크의 인크리멘털 출력(incremental output)에 영향을 줄 수 있듯, 온도 변화도 광학 엔코더의 성능에 영향을 미친다. LED 및 광 엔코더에 사용되는 광학 디스크는 열응력에 취약하고 온도 범위에 제한이 있다. AMT의 ASIC 기술은 더위와 추위에 민감하지 않으므로 더 넓은 온도 범위에서 안정적인 작동을 제공한다.

 

④ 진동

AMT 엔코더의 ASIC 기반 구조는 광학 엔코더의 깨지기 쉬운 유리 디스크보다 진동에 덜 민감하다.

⑤ LED 고장

모든 광학 엔코더는 에칭된 디스크를 통해 다른 쪽의 광학 센서로 전달되는 빛 신호를 생성하기 위해 LED를 사용한다. LED의 수명은 제한적이기 때문에 결국 엔코더가 고장 날 수 있다. AMT는 LED 대신에 반도체를 사용 하므로 이 문제를 피할 수 있다.
 

⑥ 전류 소비

디자이너들이 ‘녹색’ 제품에 대한 시장의 요구를 충족시킬 수 있는 방법을 모색함에 따라, 절약되는 모든 mA가 매우 중요해진다. 일반적인 광 모듈 엔코더는 20~50mA의 전류 소모 범위를 충족한다. AMT는 6~10mA의 범위를 제공해 모바일 및 배터리로 작동하는 애플리케이션에 이상적인 솔루션을 제공한다.

설치

AMT는 설치가 간편하도록 설계됐다. 뿐만 아니라 광학 모듈식 엔코더와 비교할 때 설치가 더 빠르고 쉬워서, 일반적으로 모듈식 광학디스크의 정렬 불량으로 인해 발생하는 OEM의 설치 시간과 폴 아웃(fall out) 비용을 절약할 수 있다. 특정 모델(앱솔루트 및 커미테이션 모델 포함)에는 ‘원터치 제로(One Touch Zero)’ 기능이 통합돼 사용자가 제로 위치를 엔코더로 불과 몇 초 만에 찾을 수 있다.

브러시리스 DC 모터에 커미테이션 광학 엔코더를 설치하는 것은 반복적이고 시간이 많이 소요되는 프로세스일 수 있다. 광 디스크는 올바른 모터 권선에 맞추기 위해 물리적으로 그리고 정확하게 회전돼야 한다. 일단 정렬되면 어셈블리는 장착 정확도의 보장을 위해 백 EMF를 통해 확인해야 한다. 이 과정은 모터 당 15분 이상 걸릴 수 있다. AMIC는 ASIC 및 MCU 기반으로 제조과정에서 끝없는 시간과 비용을 절감하는 ‘원터치 제로(One Touch Zero)’ 기능을 통해 소모적인 프로세스를 몇 초 만에 단축한다.

기타

AMT시리즈 용량성 엔코더는 48~4,096PPR에서 최대 20개의 프로그래밍이 가능한 해상도를 제공한다. AMT는 또한 라운드 백 샤프트(round back shaft) 및 각 베이스의 다양한 장착 옵션에 맞게 다양한 슬리브 크기를 제공한다. 따라서 고객은 여러 애플리케이션이 동일한 엔코더 SKU 번호로 재고 비용을 줄이고 구매력을 높일 수 있다. 표준 광학 엔코더에는 단일 고정 해상도와 단일 내경 및 더 작은 장착 옵션 선택이 포함돼 있어서 여러 애플리케이션에 사용할 수 있는 옵션이 크게 줄어든다.
 

슬레이브 크기 및 색상

AMT 키트에는 9개의 다른 모터 샤프트 지름에 맞는 9가지 색상의 슬레이브가 있다.

자료 제공 : CUIINC(www.cui.com)