서보 모터 및 회전 장비의 회전 위치 측정을 위한 비용 효율적인 접근 방식

배터리나 기어가 없는 다중회전(multiturn)의 키트 엔코더:

POSITAL은 회전 위치(각도 변위)나 회전 속도를 실시간으로 측정할 때 서보 모터나 다른 종류의 장비에 내장되도록 설계된 새로운 부품 군을 선보이고 있다. POSITAL의 잘 검증된 자기 회전 엔코더 기술에 기초한 이 신제품은 견고하고 정밀한 회전 측정 기능을 장치에 직접 통합하는 유연하고 비용 효율적인 방법을 제공한다.

기계, 생산 로봇, 리프트 및 크레인, 재료 취급 장비 또는 의료 진단 시스템을 위해 설계된 폐루프 모션 제어 시스템은 피드백 시스템을 사용하여 기계 구성 요소의 정확한 위치를 파악한다. 회전 엔코더와 같은 독립 형 위치 센서는 피드백을 잘 제공할 수 있다. 그러나 많은 경우에 추가적인 측정 장비의 복잡성과 비용 없이 다른 회전형 요소 및 모터 장치로부터 직접적으로 측정한 위치를 수집하는 것이 기술적으로나 경제적으로 바람직하다.

고품질 위치 및 동작 센서 제조업체인 POSITAL은 위치 측정 기능을 제품에 통합하기 위한 견고하고 정확하고 비용 효율적인 도구를 서보 모터 및 회전식 기계 제조업체에 제공하도록 설계되었다. 새로운 POSITAL 회전 측정 도구는 매우 성공적인 IXARC 자기 회전 엔코더와 기술을 공유한다. 하지만 현재 POSITAL은 이러한 엔코더에 사용되는 핵심 구성 요소를 “풀어내는” 키트 버전을 제공하고 있다.

소프트웨어에 비밀이 있다: 고성능 신호 프로세싱

이러한 키트의 전자 구성 요소는 단일 36mm 직경의 인쇄 회로 기판에 장착된 소형 전자 부품 패키지에 포함되어 있다. 패키지는 4개의 홀 효과 센서와 강력한 32비트 마이크로프로세서가 포함되어 있다. 홀 효과 센서는 모터 축에 장착된 영구자석에 의해 생성된 회전 자기장에 반응하여 아날로그 출력 신호를 생성한다. 마이크로프로세서에서 실행되는 진보된 신호 처리 소프트웨어는 입력 데이터를 필터링하고 축의 회전관련 위치를 계산한다.

이러한 시스템은 ±0.1° 내 정확하고 좋은 동적 응답에 관한 측정값을 전달한다. 이러한 장치의 최대 전기적 분해능은 17비트다 이다. 마이크로프로세서 중심 접근법은 비용적인 측면에서 하드웨어 변화 없이 소프트웨어 업데이트에 의해 수정할 수 있으므로 전반적인 신호 처리 변수를 완전히 제어할 수 있다. 전자 부품은 36mm 직경과 24.2mm 두께를 가진 소형 모듈 내 모두 포함되어 있다.

유지 보수가 필요 없는 다기능 측정

절대 측정 시스템의 경우 POSITAL의 새로운 엔코더 키트 구성품은 다중 회전 기능과 함께 사용할 수 있다. 이 장치는 전체 축 분해능의 수를 샐 수 있을 뿐만 아니라 단일 회전내 축의 정확한 각 위치를 보여줄 수 있다는 의미가 있다. 다중 회전 측정은 특히 감속 장치 또는 케이블, 스크루 축을 모터가 구동할 때 기계적인 부품의 위치를 모니터링 하는데 유용하다.

구형 리졸버 및 인크리멘탈 엔코더 기술에 기반을 둔 축 위치 시스템은 컴퓨터가 회전 카운터를 추적함으로써 제어하거나 PLC에 의존한다. 여기서 발생하는 문제는 만약 제어 시스템 전력을 사용할 수 없는 동안 축이 회전한다면 회전 카운터의 변화를 새는 것은 실패할 것이다. 시스템 전체는 기준 상태를 알거나 회전 카운터를 재시작 함으로써 전체 기계를 복구하고 되돌린다. 이러한 문제를 피하기 위해선 어떤 엔코더 제조업체에서는 시스템 전력이 이용 불가능할 때 회전 카운터에 동력을 공급하는 백업 배터리를 포함한다.

그러나 최신 POSITAL 장치에 있는 회전 카운터는 자체 동력을 가지고 있어 외부 동력원 및 백업 배터리에 의존하지 않는다. 샤프트가 회전을 완료할 때마다 위건드(Wiegand) 와이어 시스템에 의해 생성된 전기 자극이 회전 카운터 회로를 활성화시키는데 필요한 에너지를 제공한다. 2005년 이후 POSITAL 자석 엔코더의 성공적으로 적용된 이러한 기술은 회전 카운터가 항상 정확하다는 것을 보증한다. 다중 회전 카운터는 전체 100만 회전의 측정 범위를 가진 32비트 레지스터를 가지고 있다. 위건드 와이어 에너지 저장 시스템의 가장 중요한 특징은 백업 배터리의 필요성을 제거함으로써 배터리의 처분, 유지보수 비용, 생산라인의 다운타임을 줄인다.

투박함과 믿음직함

POSITAL의 새로운 제품에 사용된 자석식 회전 위치 측정 기술은 고체 전자 장치에 기반하고 있는데 움직이는 부품이 없다.(회전축에 장착된 영구 자석을 제외). 회전 요소와 정적인 요소 사이에 물리적 접촉이 없으므로 요소들의 마모가 일어나지 않는다. 전체적은 패키지는 고진동 및 고충격을 견뎌낼 수 있다. 회전 모니터링 시스템에 사용되어 온 광학 엔코더 기술과 비교할 때 자석식 기술은 분진, 수분 및 오일, 증기에 의한 상대적인 영상이 적어 작동 온도의 범위가 -40~105℃이다.

자기 브레이크가 있는 서보 모터의 경우 강한 자기장으로부터 측정 시스템의 자석식 픽업을 분리하기 위해 특별한 자석식 쉴드가 개발되었다. 이것이 제자리에 있으면 회전 위치 측정에 정확성은 자석식 모터 브레이크에 의한 영상을 상당히 없앨 수 있다. 온보드 진단은 장치의 전체 수명에 걸쳐 안정적인 작동을 보장하는데 도움이 된다. 이러한 장치는 소형이며 모터 케이스 및 다른 장치에 쉽게 내장할 수 있다. 내장된 자가 교정 기능은 작은 센서와 축의 정렬 오차를 보상할 수 있어 위치 공차는 일반적인 모터 조립 표준과 호환 가능하다. 이것은 특별한 정밀 조립 기술의 필요를 제거한다. 자기 측정 기술은 먼지나 습기에 있어 광학 기술에 비해 덜 민감하기 때문에 생산 라인의 클린 룸 기준이 필요 없다.

통신 인터페이스

POSITAL 키트 엔코더는 디지털 출력을 제공하며 BISS, SSI 그리고 RS485에 기반한 프로토콜을 비롯한 다양한 비표준 통신 프로토콜과 함께 사용할 수 있다. 복잡한 시스템에서 케이블 배치를 단순화할 기술이 개발 중에 있다. 리졸버와 비교하면 디지털 인터페이스는 또한 A/D 변환에 필요한 비용을 제거하는데 도움이 된다.

경제적 위치

가격과 성능 면에서 새로운 POSTIAL 키트 엔코더의 구성 요소는 광학 시스템과 자기 리졸버 사이에 놓여있다. 광학식 엔코더는 20비트 이상의 해상도를 제공하는 초정밀 시장을 여전히 지배하고 있다. 그러나 이것은 가격이 비싸고 정밀한 조립 기술이 필요하다. 다중 회전 광학 엔코더는 기어 트레인 내부에 배열된 2차 코드를 사용한다. 이러한 접근은 성공적으로 사용되었지만 기계적인 복잡성과 고충격 및 고진동에 의한 민감성이 있다.

시장의 다른 한쪽에서는 자석식 리졸버는 견고하고 저렴하지만 정확성은 떨어진다. 리졸버는 아날로그 출력을 생성하고 디지털 제어를 위한 추가적인 A/D변환기를 필요로 한다. 게다가 리졸버는 다중 회전 측정 범위를 가질 수 없다. 최신 POSITAL 키트 엔코더는 각 회전 내에서 17비트의 전기적인 분해능을 제공하고 백만 번 이상에 회전의 범위에서 안정적이고 유지 관리가 필요 없다. 디지털 마이크로프로세서 기술에 기반한 이러한 기술은 다양한 범위의 디지털 통신 프로토콜 및 인터페이스에 적용할 수 있다. 소형 고체 패키지는 폭넓은 서보 모터와 기계에 쉽게 내장할 수 있도록 설계 되어있다.

배터리 불필요 - 견고함 - 설치 용이

- 확실한 멀티 턴 및 인크리멘탈 인터페이스
- 배터리 불필요 - 유지 보수 불필요
- 볼 베어링 없음 & 컴팩트 디자인
- 먼지와 수분에 민감하지 않음
- 높은 충격 및 진동 저항

자료제공 : Posital