よくあるご質問
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マイクロエンコーダに関して、お客様からよくいただく質問をまとめました。
質問内容をクリックすると、下に回答が表示されます。

エンコーダの信号について

エンコーダの信号検出方式はどんな方法ですか?

光学式検出方式です。
発光ダイオードを光源として、回転スリット板を通過する光の明暗を受光素子によって電気的信号を検出しています。 参考までにその他の検出方式は、磁気式(ホール素子)、静電式、電磁誘導式(レゾルバ)が有ります。

エンコーダの出力信号には、どんな種類がありますか?

標準品として、電圧出力タイプです。オプションとしてラインドライバー出力、オープンコレクター出力があります。 その他、機種により、トーテンポール出力、コンプリメンタル出力、アナログ出力(近似サイン波)があります。 また、PNPトランジスターを使用した電圧出力、オープンコレクター出力可能です。

エンコーダの回転方向を判別の信号はどうなるのでしょうか?

単相の場合は方向判別できません。
エンコーダは一般的に出力を2系列(A相、B相)のパルス列と原点(Z相)パルスを持っています。 A相とB相のパルス列に位相差をつけてあります。 取り付け面より見てCW(時計回転方向)が正転としてCCW(反時計回転方向)が逆転になります。 A相とB相の位相差は90度±45°の範囲内になります。


エンコーダの出力について

エンコーダの出力とシステム入力の接続はどの方式が適正ですか?

応用範囲が広いためエンコーダ受け側のシステムによる入力取り込み方法に依存します。
各社システム機器メーカの取り込みに依存しますが、位置計測、カウンタ、シーケンサー、モータ制御等の目的により異なります。採用するシステムの入力信号取り込み方法の説明書を参照してください。 エンコーダ側として供給できる信号出力は以下のとおりです。出力回路の例はカタログの製品仕様の図を参照ください。
また、下図の参考回路とあわせて参照ください。

各出力の特徴

電圧出力タイプ: エンコーダ内部出力回路に2.2KΩのプルアップ(負荷)抵抗が内蔵されています。 主に5V系電源のTTL入力タイプとして使用されています。
オープンコレクター出力: エンコーダの内部出力回路にプルアップ抵抗はありません。プルアップ抵抗は外部で接続します。
エンコーダの電源と、システムの信号取り込みプルアップ抵抗を接続する電源は分離できます。
例、エンコーダ電源5Vでも、システム側の電源は3Vから30Vの任意の範囲で可能です。
また、エンコーダの出力にホトカプラを採用すれば、エンコーダとシステム側の電気的回路の分離が可能です。応答速度の速いものに適しませんが、ケーブルは10m程度は延長できます。
ラインドライバー出力: 高速応答、耐ノイズ、数十メートルのケーブル延長をする場合に効果があります。 条件として、システムの信号取り込み入力回路がラインレシーバ回路になっている必要があります。出力信号は5V系の動作ですがエンコーダ電源は主に5Vですが、機種により12Vでも可能です。ラインドライバー出力IC名はエンコーダのカタログ回路図に記載しています。
トーテンポール出力: オープンコレクター出力の耐ノイズ性を向上した出力回路になります。 オープンコレクター出力と回路構成は異なりますが、使用上はほぼ同等です。エンコーダ電源は主に、24V系が一般的です。

コンプリメンタル出力(プッシュプル出力): プルアップ抵抗または、プルダウン抵抗のどちらかが選択できます。 出力回路がコンプリメンタル出力のため、負荷抵抗およびケーブルの延長による波形の立ち上がりが、オープンコレクター出力に比べると大幅に改善します。電源電圧が12V~24Vでの場合で、出力ケーブルが20m程度の必要な場合に有効です。
PNP電圧出力: PNPトランジスターを使用プルダウン抵抗を接続する
PNPオープンコレクター出力: PNPトランジスターを使用、外部プルダウン抵抗を接続する

参考:各出力方式の基本回路

 

エンコーダ出力の応答速度の限界はどの程度でしょうか?

エンコーダの応答速度は基本的に1mのケーブルで十分規格内にありますが、 最終的には、ユーザの使用方法に依存します。システムの信号取り込み方法および ケーブルの長さ、ケーブルの種類、取り込み負荷抵抗の大きさなどに依存します。

エンコーダの出力ケーブルの長さと出力波形の関係はあるのか?

下図のような接続回路の例を見るとケーブの長さに応じた浮遊容量(C)がケーブルの信号線と0Vおよびシールド線(網線またはアルミ箔)間に発生します。この容量と、負荷抵抗(RL)の影響により波形の立ち上がりに遅れが発生します。これを回避するには負荷抵抗を小さくして、ケーブルは短いほうが望ましいです。


エンコーダ出力波形に規則的にノイズが乗っているが原因は何か?

エンコーダ矩形波出力波形の平坦部にヒゲのようなノイズがケーブルの長さに応じて発生します。原因はケーブル内の信号線間の浮遊容量の影響でA相、B相のスイッチング立ち上がり、立下り時お互いの信号線にショックを与えて発生したものです。
したがって、A相のハイレベルの時にB相の立ち上がりのショックがA相のハイレベルの上側にノイズが現れます。同様にA相のロウレベルの時もB相の立下りで下側に向かってノイズが発生します。これを軽減するには、負荷抵抗を小さくする。ケーブルを短くする、浮遊容量の少ないケーブルにする。ケーブルのシールド線を0Vラインに接続すると、レベルを小さくする効果があります。基本的にはシステムの取り込み信号検出(H,L)の範囲外であれば全く問題ありません。
また、下図のようにA相の”H"の次はB相が”H"になってカウントUPをするため、途中でA相がばたついても、カウントUPはしないので問題ないと考えます。


エンコーダの出力を位置制御として使用中、停止している時、パルス的なノイズ(チャタリング)が発生する原因は何か?

高分解能パルスのエンコーダを用いて制御しているシステムで、停止状態を維持している時、制御は”1”、”0”を繰り返しています。この影響による微振動が、高分解能のためスリットの信号が検出され出力の、波形を観察するとチャタリングノイズのように観測されることがあります。このような場合、パルス分解能の低いもので確認するする方法があります。

アブソリュートエンコーダについて

インクリメンタル信号とアブソリュート信号の違いの特徴について知りたいのですが?

ディスク(回転スリット板)の開口スリット窓の配置が全く異なります。出力線数も異なります。



インクリメンタルエンコーダ
エンコーダの出力信号は”H”、”L”のパルス波形の繰り返しで、パルス列が連続して発生します。このパルス列が、単相、2相(A相、B相)、2相(A相、B相)+原点相(Z相)のあるものが一般的です。1回転のパルス数は回転スリット板の大きさと仕様の要求により決まります。回転によるパルスの加算、減算および総カウント信号は出力で可能ですが電源が切れた時点で、現在番地が不明になります。元の位置を再現するには、原点(Z相)を検出してから指定のカウント番地を探すことになります。


出力波形


アブソリュートエンコーダ アブソリュートエンコーダはグレーコード出力、純2進出力およびBCD出力に分類されます。
基本的にはグレーコードのディスクスリット板の信号を検出して出力します。その他の出力は、グレーコード出力を電気的変換をした信号で出力しています。グレーコードはディスクの移動した位置が必ず一箇所のコードの変化のみで絶対番地の出力が可能になります。エンコーダの停止している場所は絶対番地として決めてあるため、電源のON,OFFに関係なく電源をONにした時、機械的に廻された位置の、現在番地の信号を出力します。
エンコーダの1回転(360度)における、それぞれの角度の番地は出力信号で決まっています。
したがって、分解能に対応した、回転スリット板の開口スリット窓の配置が絶対番地として固定されます。信号出力線も同様に分解能に対応した信号線数が必要になります。8ビット(256)の場合は8本です。シリアル通信などに変換した省線化もありますが、信号処理はビット数に対応した処理になります。


グレーコード出力例

アブソリュートエンコーダの出力コードの種類でグレー出力と余りコード出力との違いは何か?

一般的にユーザの方で2nの数値でなく、たとえば360度、720,1000,2000など、区切りのよい数値で何かを制御、処理したい場合の要求が多いときに適用します。
コードの出力を説明する前に、まずアブソリュートエンコーダのスリットディスクの製作条件があります。MTLでは、アブソリュートエンコーダのコードディスクはグレーコードで製作します。
ディスクの製作条件としては、ディスクの番地が変化する時は必ず1パルスの立ち上がり、または立下りにおいて順次データが得られること。エンコーダの回転で0番地から順次番地が変化をして最大値番地(1回転)になり次の1ビットの変化で0番地に移行するような、つなぎ目を持つディスクに作ります。
(その他の方法は最大値番地の桁数が0番地に戻る時複数の桁が同時に変化しても電気的処理をすればディスクの製作は可能です)
下図の例で0番地から15までのディスクの分割振り分けであれば15番地の5桁目が1からが0になれば0番地に戻りディスクのつなぎ目がうまく成り立ちます。つまり”2n”であればディスクのつなぎ目は容易です。数字的に64,128,256,512,1024、など。


BCD出力について

カウンタ出力オプションのBCD出力の推奨接続方法は何か?

オプションの出力はパラレルBCDで出力しています。電源は5Vでご使用ください。7桁のBCD出力ICはCMOSラッチタイプ、74HC573を使用しています。標準的なCMOS、ICなのでICの仕様にあわせご使用ください。カウンタの数値と同様な表示を外部で表示するだけであれば、タイミング信号の必要はありません。BCD信号のみで可能です。

オプションのBCD出力とカウンタのパネル表示の内容は同等なのか?

カウンタパネルの数値が目視で読み取れる速度であればBCD出力も同等です。BCD出力は7桁の信号をパラレルで出力しているための応答は4KHzで動作をしています。ただし、エンコーダの回転信号出力は、カウンタの応答速度では250KHzで応答しているため正常にカウントしています。BCD出力は7桁の信号をパラレルで出力しているため応答は4KHzで動作をしています。BCDの出力が一時的に応答ができない状態があっても、最終的に停止の状態ではカウンタパネルの数値表示に合わせたBCDパラレル出力をします。

その他

エンコーダの中空タイプは回転の軸受けに共用できないか?

基本的には出来ません。
エンコーダは位置信号の検出器です。規格内の衝撃、振動などに耐えることは出来るが吸収は出来ない構造です。したがって、一般的には、取り付け用のフランジが採用されます。
エンコーダのベアリングの目的は回転スリット板が規定された位置で、縦、横の軸振れが発生しない構造に組み込まれて、安定をした回転をしています。この構造が検出の精度を維持しています。モータの軸受けのように、外部より過大な負荷荷重が加えられると、ベアリングに異常音、引っ掛かりが発生します。

エンコーダの1回転パルス数の限界はどの程度でしょうか?

回転スリット板の直径に依存します。カタログを参照ください。
機種と構造によりますが、MEH20で3600パルス/回転、MEH30で9000パルス/回転です。
例として直径30mmの場合(π×30mm)÷3000パルス=31μピッチの検出をしている事になります。MEH-60-21600の機種では約8μピッチのスリットを検出していますがそれ以上に狭いスリットは赤外波長の長さとスリット窓の関係で干渉が起きて適正でありません。

エンコーダとコンピュータの接続をして表示および制御をしたいが、参考になる方法は?

エンクリメンタル信号およびアブソリュート信号などをパソコンに取り込み、いろいろな応用をしたい場合、下記の会社にそれぞれ、エンコーダに対応したパソコン用のボードがあります。
インターネットからホームページに入り検索をしてください。
●株式会社インターフェース(http://www.interface.co.jp/
ホームページの製品の中からPCIボードを検索するとエンコーダ入力信号の取り込み可能な、各入力ボードがあります。入出力デジタルボード、モーションコントロールボード、カウンタボードなど各種があります。
●株式会社コンテック(http://www.contec.co.jp/
ホームページの製品の中から製品ソリューション一覧を検索すると計測制御項目にエンコーダ入力信号取り込みようの、各入力ボードがあります。デジタル入出力、カウンタ、モータコントロールボード各種があります。

MLS(ワイヤー式リニアスケール)を使用中にまれに、カウント違いが起きることがあるが…。

ユーザの使用方法の中で制御の機器によりワイヤーが引き出た状態のとき、ワイヤーの自重で振れる(びびり、衝撃的な振動)状態が発生する場合エンコーダが追従できない時があります。ワイヤーは出来るだけ振動および縄跳びのような触れ回りの無い状態を確認してください。

DCカウンンターの応答速度の限界はどの程度でしょうか?

カタログの最大値は250KHzですが500KHz程度はカウントします。エンコーダの出力波形を取り込みますので、波形のデューティ、位相などの瞬時的な変化の対応もあり余裕を持って設定しています。

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