광학 인코더 & 자기 인코더의 장단점 비교

ECODER

인코더는 광학 및 자기의 두 가지 감지 기술 중 하나를 기반으로 한다. 광학 인코더와 자기 인코더는 사용되는 애플리케이션에 따라 각각의 장점과 단점을 지니고 있다.

일반적으로 광학 인코더는 고해상도 기능이 필요한 애플리케이션에서 우수한 성능을 발휘하는 반면 자기 인코더는 열악한 환경 및 저비용 애플리케이션에 가장 적합한 선택이다. 각 인코더 유형의 작동 방식을 이해하면 엔지니어가 애플리케이션에 가장 적합한 선택을 결정하는 데 도움이 된다.

광학 인코더

광학 인코더는 LED 광원, 광선을 변조하는 코드 디스크 및 광학 신호를 전기 출력으로 변환하는 광 검출기를 통합하고 있다(그림 1). 코드 디스크에는 회전하는 동안 일련의 펄스를 제공하는 데 사용되는 투명 및 불투명한 영역이 번갈아 간다. 두 영역 사이의 거리는 장치의 출력 해상도를 제공한다. LED와 광 검출기는 디스크가 부하와 함께 회전하는 동안 고정된 상태로 유지된다.
  

일반적으로 광학 인코더에는 증분 인코더와 앱솔루트 인코더의 두 가지 유형이 있다. 증분 인코더는 변위 특성을 나타내기 위해 생성된 펄스 스트림을 사용하는 반면, 앱솔루트 인코더는 디스크의 특정 각도 위치에 해당하는 디지털 워드 출력을 제공한다.
  

앱솔루트 인코더의 코드 디스크는 단일 비트 해상도에 해당하는 일련의 동심 영역을 특징으로 한다는 점에서 약간 다르다. 광 검출기 판독에는 각 비트에 대한 별도의 검출기가 포함되어 있어 전자 장치가 데이터를 디지털 출력으로 결합할 수 있다.

인코더를 선택할 때 코드 디스크의 재료는 매우 중요하다. 고해상도 장치는 리소그래피 패턴의 금속 필름으로 만든 불투명 영역이 있는 유리 기판을 자주 사용한다. 디스크와 감지기 사이의 갭은 빔 확산을 제한하고 해상도를 높인다. 이러한 장치의 코드 디스크는 진동이 많거나 충격을 유발하는 환경에서 깨질 수 있다. 또 다른 재료 마일라 필름은 정확히 장착되지 않으면 처지거나 빠른 속도로 흔들릴 수 있지만 파손 위험이 적다. 마일라는 이러한 가능한 조건 때문에 더 넓은 에어 갭을 필요로 하여 해상도를 떨어뜨린다.
  

장단점에 관계없이 광학 엔코더는 엘리베이터, 컨베이어 장비에서 의료 기기에 이르는 응용 분야에 적합한 솔루션이다. 가장 중요한 것은 광학 인코더는 MRO 기계 주변에서 사용되는 것과 같은 극 자기장과 금속 입자를 제거하는 데 사용되는 리프트, 분리기 및 냉각수 필터와 같은 고 자성 산업 장비에 영향을 받지 않는다. 광학 인코더의 중요한 장점 중 하나는 자기 인코더보다 더 높은 정확도를 제공할 수 있다는 것이다. 광학 인코더는 보다 일반적인 자기 유형인 아크 분 대 아크 초 단위로 측정된 정확도를 가질 수 있다.

인크리멘탈 또는 증분 엔코더는 65,536 PPR의 높은 해상도를 위한 경제적인 솔루션을 제공할 수 있다. 앱솔루트 인코더는 최대 20비트(220)의 분해능을 제공하며 추가 성능에 비해 약간 더높은 비용이 든다. 이 기술을 통해 전체 비용을 줄일 수 있다. 예를 들어 Encoder Products Corporation과 같은 회사는 동일한 칩에 포토 센서와 사각형 회로를 통합하여 Opto-ASIC 설계를 제작한다.
  

광학 인코더는 코드 디스크 재료에 관계없이 빔 산란을 유발하고 해상도에 영향을 미치는 먼지 및 습기와 같은 환경오염에 취약하다. 다른 환경 문제로는 코드 디스크에 부착되어 카운트를 놓칠 수 있는 오일 또는 화학 필름이 있다. 이러한 조건에서는 특히 CNC 가공 및 기타 금속 가공 장비와 같은 응용 분야의 경우 인코더 장치를 밀봉해야 할 수 있다. 이러한 애플리케이션에는 IP 등급 광학 인코더를 사용할 수 있다.

자기 인코더

홀 효과 센서는 일반적으로 가장 많이 사용되는 자기 인코더이다. Lorentz 힘을 기반으로 한 검출기로 구성된다. 홀 효과 센서는 전원 공급 장치에 연결된 반도체 재료 층으로 만들어진다.
  

인가된 자기장은 전하 캐리어에 힘을 가하여 분리되어 전위차를 생성한다. 간단히 말해 드럼의 자기 영역이 홀 효과 센서를 통과하여 전압 스파이크를 생성한다. 스파이크의 진폭과 주파수를 모두 분석하여 속도와 변위를 결정한다. 자기 인코더는 많은 애플리케이션에 훨씬 더 나은 솔루션을 제공한다.

반도체 기술을 사용하여 제작되기 때문에 홀 효과 어레이 센서는 센서와 프로세서를 동일한 칩에 통합하여 콤팩트하고 견고하다. 또한 자기 인코더는 유도 상호 작용을 기반으로 하며 베어링을 필요로 하지 않으므로 일반적인 오류가 제거된다.

광학 인코더와 달리 홀 효과 장치는 전자 장치가 캡슐화 되어 있기 때문에 오염 요소에 노출되지 않는다. 그들은 제재소에서 먼지로 덮여 작동하거나 식음료 응용 분야에서 매일 세척을 통과할 수 있다. 또한 광 케이블 및 유리 제조 응용 분야에서 발견되는 극한 온도에도 영향을 받지 않는다. 자기 인코더는 또한 유리 코드 디스크 광학 인코더 보다 충격 및 진동 조건을 견딜 수 있다.
  

올바른 인코더를 사용하면 애플리케이션에 맞는 효율적 비용의 솔루션을 조성할 수 있다. 광학 인코더는 대부분의 자기 솔루션보다 높은 수준의 정확도와 해상도를 제공한다. 자기 인코더는 일반적으로 비용이 적게 들고 혹독한 환경에 더 잘 견딘다. 인코더를 선정할 때 앞서 설명한 두 기술의 장점과 장단점을 고려해야한다.

자료 제공: ECODER(www.encoder.com)