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In this paper, a novel encoder of digital and analog hybrid type is proposed. It is shown that from this experiment a high-resolution angle measurement device can be designed by a low cost incremental encoder....

In this paper, a novel encoder of digital and analog hybrid type is proposed. It is shown that from this experiment a high-resolution angle measurement device can be designed by a low cost incremental encoder.

In this paper, a novel encoder of digital and analog hybrid type is proposed. It is shown that from this experiment a high-resolution angle measurement device can be designed by a low cost incremental encoder.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 이러한 기존의 광학식 엔코더는 최대한 회절격자 수의 4배수에 해당하는 위치정보를 취할 수 있어서 위치정보의 분해능을 높이기 위해서는 슬릿의 수를 많게 하여야 하나 기계공작기술의 제약에 의해 그 한계가 있다. 본 논문에서는 기존의 저가형 광학식엔코더의 전기적 회로 부분의 변형으로 디지털 신호 및 회절격자의 회절량에 대한 아날로그 신호를 기초로 하여 PC BASE로 고정도의 위치를 얻을 수 있는 새로운 방식의 위치검출기법을 제안하였다. 또한 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.
• 본 연구는 반도체 제조장치등에 사용되는 고정밀도로 위치 제어기기에서 높은 정확도를 요구하는 변위량 검출을 위해서 기존의 저가형 광학식 엔코더의 전기적회로 부분의 변형으로 디지털 신호 및 회절격자의 회절량에 대한 아날로그 신호를 기초로 하여 고정도의 위치를 얻을 수 있는 새로운 방식의 위치 검출기법을 제안하였다. 제안된 방법에 의해 실험을 행한 결과 엔코더의한 슬릿 내의 위치 변위를 얻을 수 있었다.

제안 방법

• 나타내고 있다. SYS-KO₃₃ CARD을 통해 기존의 디지털 엔코더 신호를 받고, A/D단자를 통해 슬릿내의 위치 변위를 검출하기 위해 아날로그 신호를 받는다. 90' 위상차를 갖는 두 아날로그 신호(a, &)는 온도나 먼지 등의 주위 환경변화에 의해 직류 성분 및 크기에 영향을 받는다.
• 따라서 직류성분의 영향을 제거하고 로페스 필터 (ZW) 를통과 시켜 노이즈를 제거 하였다. 로페스 필터는 다음과 같이 설계할 수 있다.
• 본 논문에서는 기존의 저가형 광학식엔코더의 전기적 회로 부분의 변형으로 디지털 신호 및 회절격자의 회절량에 대한 아날로그 신호를 기초로 하여 PC BASE로 고정도의 위치를 얻을 수 있는 새로운 방식의 위치검출기법을 제안하였다. 또한 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.[1]
• 본 논문에서 제안한 아날로그 디지털 혼합형 엔코더의 타당성을 검증하기 위하여 기존의 저가형 엔코더인 오토닉스사의 1024펄스형 엔코더 안에 아날로그 증폭기를 장착하였으며 PCLAB CARD내의 A/D를 사용하였으며 노이즈의 영향을 제거하기 위해 상위 8 Bit를 사용함으로써 기존의 엔코더에 비하여 256배의 고정도를 가지는 위치 검출기를 실현하였다. 제어부와 전원부(Power module)의 드라이브단에 전원을 공급하기 위한 스위치 모드 전원 공급기 (Switched Mode Power Supply : SMPS), BLDC 모터를 구동하기 위한 전원부, 각 상의 전류 신호 검출을 위한 전류 센서, 과전류 보호를 위한 전류 제어기, 제어신호를 증폭하기 위한 게이트 드라이브(Gate diiver)로 구성하였다.
• 본 실험에서는 PCLAB CARD내의 A/D를 사용하였으며 노이즈의 영향을 제거하기 위해 상위 8 Bit를 사용함으로써 기존의 저가형 엔코더(1024)에 비하여 256배의 고정도를 갖는 위치검출기를 실현하였다.
• 실제 실험에서는 엔코더에서 나오는 수광부 출력의 크기와 위상차의 변화에 따른 출력 파형을 보여준다. 각 출력 파형에서 나타내는 변수의 의미는 Sa, Sb는 엔코더 수광부의 출력센서 신호이고 a, b는 센서신호의 필터링 신호이고 a, 3는 필터링 신호에서 엔코더의 직류 성분을 제거한 신호가 된다.
• 위치 검출기를 실현하였다. 제어부와 전원부(Power module)의 드라이브단에 전원을 공급하기 위한 스위치 모드 전원 공급기 (Switched Mode Power Supply : SMPS), BLDC 모터를 구동하기 위한 전원부, 각 상의 전류 신호 검출을 위한 전류 센서, 과전류 보호를 위한 전류 제어기, 제어신호를 증폭하기 위한 게이트 드라이브(Gate diiver)로 구성하였다.

대상 데이터

• 6[kHz]에서 가장 적당한 필터로 사용됨을 볼 수 있다. 따라서 본 논문에서는 L6[kHz]의 차단주파수를 사용했다. 그림 9은 엔코더의 특성을 살피기 위한 실험 파형으로 어느정도 일정한 크기와 위상을 가진 엔코더 수광부 출력 파형이다.

성능/효과

• 검출기법을 제안하였다. 제안된 방법에 의해 실험을 행한 결과 엔코더의한 슬릿 내의 위치 변위를 얻을 수 있었다. 슬릿 내의 위치 변위 분해능은 노이즈를 무시한다면 컨버터의 Bit수에 의해 결정된다.
• 그림 8은 로페스 필터를 통과한 엔코더 아날로그 출력 파형이다. 차단주파수를 lOODHz]에서 L6[kHz]까지 변화 시키면서 필터의 특성을 살펴 본 것으로 주파수가 1.6[kHz]에서 가장 적당한 필터로 사용됨을 볼 수 있다. 따라서 본 논문에서는 L6[kHz]의 차단주파수를 사용했다.

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