エンコーダ

光学式エンコーダの回転検知方法として、反射型と透過型があります。 光学式エンコーダは発光素子、回転マスク(コードホイール) 、受光素子 の3部品で主に構成されます。

発光素子は、LEDが一般的に使用されます。そのままでは光が拡散してしまうので凸レンズを用いて集光したものを検知に使用します。 赤外のLEDが広く採用されていますが、波長が短いほど拡散しづらくなるので青色LED等の有色LEDが使われる場合もございます。 また、高精度・高分解能が求められる分野にはレーザー発光素子が採用される ことがあります。

回転マスク(コードホイール)は、薄い円盤状の部品にスリットが円周上に並んでおり、反射型なら反射部と非反射部が交互に配置されています。 透過型はスリットが透過部と非透過部が交互に配置されています。LED光源からのビームを回転位置によって、遮光または透過させる役割があります。 スリットの数が増えるほど分解能が上がり、より微細に位置検出をする ことが出来ます。

受光部は、回転マスクで反射もしくは透過したビームを受光し光量に応じて 矩形波または正弦波として出力をします。 透過型は、アキシアル方向に配置されるため、小型にする場合は反射型が向いています。 す。リニア出力ではなくON/OFF出力の場合は更にコンパレータやトランジスタを通り”H”と”L”の 2値で磁極検知の結果を出力します。　一方で光が跳ね返ったものを受光する反射型よりも、直接光を受ける透過型の方が、ジッタなどが良くなる傾向にあります。

〇反射型は、発光素子と受光素子を同一の平面上に配置する構造になっています。発光素子　(LED)から発せられた光が回転している回転マスクにあたることで反射され、その反射光を受光素子(フォトダイオード)が検知します。検知された反射光のパターンや強度によって回転軸の位置や角度を計測します。透過型に比して光学設計難易度が高くなります。

〇透過型は、発光素子と受光素子が別の平面上で向かいあっており、その間に回転マスクがあります。この回転マスクには、発光素子から発せられた光を遮断させる部分とそのまま透過させる箇所(スリット)があります。受光素子で光が透過されたかどうかを検出することで、回転軸の位置と角度を計測します。

弊社のモータは主に、反射型のエンコーダを使用しています。

ジッタ(jitter)…　「イライラする」という英単語に由来し、時間軸方向での信号 波形の短期的変動　　　(揺らぎ)の事を指します。エンコーダの場合、ジッタの主な要因は、マスクの機械的精度やマスクの取り付け精度に起因しているため、ジッタの大きさはモータ実位置との誤差の大きさを現します。ジッタの大きいエンコーダでは高精度の測定や制御が困難になります。