絶対型エンコーダとインクリメンタルエンコーダの違いは何ですか？
エンコーダは、モーションコントロールシステムにおいて重要なコンポーネントであり、モーターやアクチュエーターなどの機械的なコンポーネントの位置、速度、方向に関するフィードバックを提供します。これらは、ロボティクスや産業自動化、CNC機械、消費者向け電子機器など、さまざまなアプリケーションで重要な役割を果たします。エンコーダの主な種類は、絶対型エンコーダとインクリメンタルエンコーダです。これらの違い、利点、および適切なアプリケーションを理解することは、特定の用途に適したエンコーダを選択するために重要です。
1. 定義
機能: 各シャフト角度に一意な位置値（絶対位置）を提供し、各位置が一意に識別可能であることを保証します。
出力: 各位置は特定のバイナリまたはデジタルコードに対応しており、起動時に参照点を必要とせず、正確な位置を即座に判別できます。
インクリメンタルエンコーダ:
機能: シャフトが回転する際にパルスを生成することにより、相対的な位置情報を提供します。これらのパルスを既知の参照点からカウントすることで動きを追跡します。
出力: パルス（方向情報を含むことが多い）を生成し、位置、速度、方向を決定するためにカウントおよび参照する必要があります。
2. 動作原理
アブソリュートエンコーダ:
複数の同心円状のトラックを利用し、それぞれがバイナリビットを表現します。シャフトが回転する際、光学式、磁気式、または静電容量式センサーがこれらのトラックを読み取って、ユニークなコードを生成します。
種類:
シングルターン絶対型エンコーダ: 1回転分の位置情報を提供します。
マルチターン絶対型エンコーダ: 歯車やメモリなどの機構を取り入れ、複数回転の追跡を行い、累積的な位置を提供します。
インクリメンタルエンコーダ:
シャフトが回転する際に、均等に間隔を空けたマーク（スロットや線）がセンサーを通過し、その変化を検出します。
通常、2つの直角にオフセットされた方形波出力（A相、B相）を生成し、方向を決定します。
参照位置を設定するためのインデックスパルス（Z相）が含まれることもあります。
3. 主な違い
| 特徴 | アブソリュートエンコーダ | インクリメンタルエンコーダ |
|---|---|---|
| 位置情報 | 一意の絶対位置値を提供 | パルスカウントに基づく相対位置を提供 |
| 電源喪失時の対応 | 電源喪失時でも位置情報を保持 | 電源喪失後に位置情報が失われ、再参照が必要 |
| 起動時の動作 | 起動時に即座に位置を知ることができる | 起動時にホーム位置決めまたは再参照が必要 |
| 複雑さ | より複雑な回路とエンコーディング方式 | よりシンプルな設計と信号処理 |
| 解像度 | 一般的に高解像度、精密な絶対値を提供 | パルスカウントによって高解像度を実現できる |
| コスト | 複雑さにより高価 | 通常、比較的安価 |
| 配線 | 複数のチャネルに必要なため、配線が複雑 | 必要な配線が少なく、接続が簡単 |
| アプリケーション適合性 | 即座で正確な位置データが必要なアプリケーションに最適 | 相対的な移動追跡が十分なアプリケーションに適している |
4. 利点と欠点
アブソリュートエンコーダ
利点:
即時位置データ: 参照点に移動することなくシャフトの位置を瞬時に決定。
電源喪失耐性: 電源遮断中でも位置情報を保持。
高精度: 特にマルチターン型で高い解像度と精度を提供。
安全性: 精密な位置追跡が必要な安全重視のアプリケーションに最適。
欠点:
コスト: インクリメンタルエンコーダより高価。
複雑さ: 設計および実装が複雑で、より高度な電子機器が必要。
配線: 信号ラインが多くなることがあり、配線が複雑になる場合がある。
インクリメンタルエンコーダ
利点:
シンプル: より簡単な電子機器と配線で実装可能。
コスト効率: 一般的に安価で、予算重視のアプリケーションに適している。
高速対応能力: パルス生成が簡単で、高速アプリケーションにも効果的。
欠点:
電源喪失時の位置リセット: 電源遮断後にホーム位置決めや再参照が必要、ダウンタイムが発生する可能性。
相対位置決定: 絶対位置を判断することができず、外部参照が必要。
エラーの可能性: パルスの取りこぼしやカウントミスによる不正確な位置追跡のリスク。
5. 一般的なアプリケーション
アブソリュートエンコーダ
インクリメンタルエンコーダ
モーター速度制御: 相対的な速度と方向を監視するアプリケーションに適している。
プリンターやスキャナー: 表面上の動きを追跡。
エレベーターやコンベヤ: 動きと位置を監視し、起動時に再参照。
単純な産業機械: 絶対位置の追跡が重要でない、またはホーム手順で管理可能な場合。
6. 選定時の考慮点
絶対型とインクリメンタルエンコーダの選定時には、以下の要素を考慮することが重要です：
位置精度の要件: 高精度が必要な場合は絶対型エンコーダが適しています。相対的な位置追跡で十分な場合はインクリメンタルエンコーダが適しています。
電源の信頼性: 頻繁に電源が失われる環境では絶対型エンコーダが有利です。安定した電源供給があれば、インクリメンタルエンコーダも効果的です。
予算の制約: コスト重視のアプリケーションにはインクリメンタルエンコーダが適しています。
システムの複雑さ: 複雑なシステムや詳細なフィードバックが必要な場合は絶対型エンコーダが最適です。
7. 結論
アブソリュートエンコーダとインクリメンタルエンコーダは、それぞれのユニークな強みと理想的な使用ケースを持つ重要なモーションコントロールシステムのコンポーネントです。絶対型エンコーダは、精度、即時性、信頼性が求められるアプリケーションに最適で、特に電源遮断が発生する可能性がある環境や、安全性と精度が最重要な場面で役立ちます。一方、インクリメンタルエンコーダは、相対的な位置追跡が十分であり、システムのシンプルさと予算重視のアプリケーションに対して、コスト効果の高いシンプルなソリューションを提供します。
適切なエンコーダタイプの選定は、アプリケーションの特定の要件（精度、信頼性、予算、システムの複雑さ）に基づいて行うべきです。これらの要素を慎重に評価することで、モーションコントロールシステムの最適なパフォーマンスと効率を確保できます。