코드 디스크에는 무엇이 있나: 인크리멘탈 트랙, 원점 트랙, 앱솔루트 트랙

코드 디스크 위의 패턴 링을 트랙이라 하며 각자 역할이 있다. 인크리멘탈 트랙은 걸음을 세고, 원점 트랙은 기준을 주며, 커뮤테이션 트랙은 서보 모터를 위해, 앱솔루트 트랙은 위치를 직접 주고, 센터링 링은 조립 시 정렬을 돕는다. 이 글은 트랙을 하나씩 소개하고 인크리멘탈 디스크와 앱솔루트 디스크의 패턴을 비교한다.

코드 디스크를 빛에 비춰 보면 굵기가 다른 패턴 링이 보인다. 바깥에는 아주 촘촘한 선, 안쪽에는 긴 호 몇 개, 그리고 작은 창 하나만 있는 링이 있다. 각 링을 “트랙”이라 하며 각자 맡은 일이 있다. 트랙을 알아보는 것이 코드 디스크 도면을 읽는 첫걸음이다.

인크리멘탈 트랙: “몇 걸음”을 센다

인크리멘탈 트랙은 등간격 선으로 이루어진 링이며, 디스크의 “선 수”는 이 트랙을 가리킨다. 2500선 디스크는 한 회전에 2500주기의 신호를 낸다.

A상과 B상은 같은 인크리멘탈 트랙에서 나온다. 리드헤드에 1/4 피치 어긋난 창 두 조가 있어 위상이 90° 다른 두 신호를 얻고, 이를 방향 판별과 4체배에 쓴다.

인크리멘탈 트랙을 보통 바깥 링에 두는 이유는 피치가 p = 2πr ÷ N이기 때문이다. 선 수가 같으면 반경이 클수록 피치가 넓다. 반경 20 mm에서 2500선은 피치 약 50 μm, 선폭 약 25 μm이고, 반경 10 mm로 옮기면 피치가 약 25 μm로 줄어 가공과 읽기가 모두 어려워진다.

원점 트랙: 한 회전에 한 번의 이정표

인크리멘탈 엔코더는 전원을 켰을 때 자신이 어디 있는지 모르고 현재 위치에서부터 셀 수밖에 없다. 원점 트랙은 한 회전에 창이 하나뿐이며 매 회전 원점 펄스(Z)를 하나 내고, 컨트롤러는 이를 원점 복귀의 기준으로 쓴다.

원점 창의 위치는 인크리멘탈 선과 정밀하게 정렬되어야 Z 펄스가 A, B 신호와 고정된 위상 관계를 유지한다.

커뮤테이션 트랙: 서보 모터를 위해

브러시리스 서보 모터의 드라이브는 전원 투입 후 권선에 올바르게 통전하려면 로터 자극이 대략 어디 있는지 알아야 한다. 커뮤테이션 트랙이 이를 제공하며 보통 U, V, W 세 링이다.

각 링은 모터 극쌍수에 따라 구간이 나뉘고, 세 채널은 서로 전기각 120° 어긋나 있다. 극쌍 4개 모터라면 각 채널은 한 회전에 4주기이고 세 채널은 기계각 120° ÷ 4 = 30°씩 어긋난다(그림 1 참조). 세 신호를 조합하면 6가지 상태가 되며 각각 전기각 60°에 해당한다. 모터를 기동하기에는 충분하고, 그다음 정밀한 커뮤테이션은 인크리멘탈 트랙이 이어받는다.

센터링 링과 표시

센터링 링은 트랙과 동심인 가는 원형 링이다. 신호를 만들지 않고 조립에만 쓰인다. 현미경 아래에서 축을 돌리며 센터링 링이 더 이상 흔들리지 않을 때까지 디스크를 조정한다. 반경 20 mm에서 편심 5 μm는 단일 리드헤드 기준 약 52″의 오차를 만들므로 이 단계는 매우 중요하다.

디스크에는 이 밖에도 로트 번호, 회전 방향, 패턴면 표시 등이 있어 추적성과 조립에 쓰인다.

앱솔루트 디스크: 비트마다 링 하나

앱솔루트 디스크는 위치를 디스크 위에 직접 “써 놓는다”. 그림 1 오른쪽에는 그레이 코드 링 6개가 있고 각 링이 한 비트를 나타낸다. 반경 방향으로 0과 1의 열을 읽으면 디스크가 64칸 중 어느 칸에 있는지 알 수 있으며, 한 칸은 360° ÷ 64 = 5.625°이다.

일반 이진 코드 대신 그레이 코드를 쓰는 이유는 그레이 코드에서 인접한 두 칸이 한 비트만 다르기 때문이다. 읽기 창이 칸 경계에 걸려도 터무니없는 값을 읽지 않는다. 최상위 비트는 안쪽 링에, 가장 미세한 비트는 바깥 링에 두는데, 역시 바깥 링의 둘레가 커서 패턴이 지나치게 가늘어지지 않기 때문이다.

비트 수가 많은 앱솔루트 디스크는 보통 비트마다 링을 따로 만들지 않는다. 코드 트랙(또는 의사 랜덤 코드 트랙 하나)으로 대략적인 위치를 정하고, 바깥쪽 보간 트랙이 정현/여현 신호를 만들어 칸 안을 보간한다.

두 종류 디스크의 패턴을 비교하면 다음과 같다.

정리

인크리멘탈 트랙은 걸음을 세고, 원점 트랙은 기준을 주며, 커뮤테이션 트랙은 모터 기동을 돕고, 앱솔루트 트랙은 위치를 직접 주며, 센터링 링과 표시는 조립과 추적성에 쓰인다. 코드 디스크 도면을 볼 때는 먼저 각 링이 어떤 트랙인지 확인하고, 그다음 선 수, 반경, 공차를 보면 빠뜨리기 어렵다.

중국어 원문 기사 번역 (0012). ENC7 코드 디스크 제조사 (문의) · 기술 자료 · https://enc7.com

© Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. 무단 전재를 금합니다. 이 글은 AI의 도움을 받아 작성되었습니다.