메탈 코드 디스크: 충격에 강한 반사형 코드 디스크

메탈 코드 디스크는 대부분 스테인리스강을 기재로 사용합니다. 연마한 경면이 반사 영역, 거칠거나 빛을 흡수하는 부분이 비반사 영역이며, 리드헤드는 두 영역의 반사율 차이로 신호를 읽습니다. 충격과 진동에 강하고 얇게 만들 수 있지만 평면도와 표면 상태에 더 민감합니다. 이 글에서는 구조, 장점, 사용 시 주의 사항을 설명합니다.

장비의 진동이 크고 가끔 충격을 받거나, 모터 후단에서 엔코더에 남은 축방향 공간이 몇 mm밖에 없다면 글래스 디스크로는 다소 곤란합니다. 유리는 취성이 있어 충격에 약하고 아주 얇게 만들기도 쉽지 않습니다. 메탈 디스크는 바로 이런 경우를 위한 것으로, 대부분 스테인리스강을 사용하며 반사형 광로를 씁니다.

스테인리스 한 장, 두 가지 표면

금속은 빛을 통과시키지 않으므로 메탈 디스크는 ‘투과·차광’이 아니라 ‘반사·비반사’로 패턴을 만듭니다.

• 반사 영역: 연마한 경면. 빛이 반사 법칙에 따라 한 방향으로 반사되어 리드헤드의 수광 소자에 정확히 도달합니다.
• 비반사 영역: 빛을 사방으로 산란시키는 거친 표면이거나, 빛을 흡수하는 저반사 막입니다. 두 방식 모두 포토리소그래피와 에칭으로 미세 패턴을 만들 수 있습니다.

디스크가 회전하면 광 스폿이 두 표면에 번갈아 닿아 수광 소자는 명암 신호를 얻습니다(그림 1).

신호 콘트라스트는 두 표면의 반사율 차이에 따라 결정됩니다. 변조도 M = (Imax − Imin) ÷ (Imax + Imin)으로 계산하면, 반사 영역이 1, 비반사 영역이 0.1을 되돌려 보낼 때 M = 0.9 ÷ 1.1 ≈ 0.82이고, 비반사 영역이 잘못 만들어져 0.3을 되돌리면 M은 약 0.54로 떨어집니다. 따라서 비반사 영역이 ‘충분히 어두운가’는 반사 영역이 ‘충분히 밝은가’만큼 중요합니다.

장점: 충격에 강하고 얇게 만들 수 있다

• 충격·진동에 강하다: 금속은 인성이 있어 충격을 받아도 유리처럼 치핑이 생기거나 깨지지 않습니다.
• 얇게 만들 수 있다: 얇은 판도 충분한 강도를 가져 축방향 공간이 좁은 구조에 적합합니다.
• 한쪽 판독: 반사형은 광원과 수광 소자가 디스크 같은 쪽에 있어 리드헤드가 디스크를 감쌀 필요가 없으므로 조립 공간이 더 유연합니다.
• 메탈 허브와 잘 맞는다: 스테인리스강의 선팽창 계수는 약 16~17 ×10⁻⁶/K, 알루미늄 합금은 약 23입니다. 약 9인 소다라임 유리에 비해 알루미늄 허브와의 열팽창 차이가 작습니다.

주의 사항 1: 평면도

얇은 금속판은 쉽게 휩니다. 반사형 판독은 갭에 비교적 민감하여, 디스크가 휘어 있으면 판독 갭이 회전각에 따라 변하고 신호 진폭도 함께 변동합니다(그림 2).

또한 반사면이 α만큼 기울면 반사광은 2α 편향되어 광 스폿이 수광 소자에서 벗어날 수 있습니다. 따라서 메탈 디스크의 평면도와 조립 후의 면 흔들림을 모두 관리해야 합니다.

주의 사항 2: 표면 상태

반사형 신호는 표면 반사율에 직접 좌우됩니다. 지문, 유막, 산화, 스크래치는 모두 반사율을 바꿔 신호를 약하게 하거나 불균일하게 만듭니다. 스테인리스강은 내식성이 있지만 연마한 경면은 여전히 오염에 취약합니다. 장갑이나 핑거코트를 끼고 가장자리만 잡고, 습기를 피해 보관하며, 적절한 방법으로 세정하십시오.

온도 변화도 고려해야 합니다. 스테인리스 디스크는 60 K 상승 시 반경 20 mm에서 약 19.2 μm 팽창하며, 이는 반사형 리드헤드의 갭에 영향을 줍니다.

적합한 용도

• 진동과 충격이 큰 장비
• 축방향 공간이 좁아 박형 구조가 필요한 모터와 모듈형 엔코더
• 디스크와 리드헤드를 따로 장착하며 한쪽 판독이 필요한 구조

매우 높은 라인 수와 정밀도가 필요할 때는 여전히 글래스 디스크가 더 일반적이며, 선정은 디스크 제조사와 함께 검토할 수 있습니다.

정리

메탈 디스크는 스테인리스강 기재를 사용하며, 연마한 경면과 거칠거나 흡수성인 표면의 반사율 차이로 신호를 만듭니다. 충격과 진동에 강하고 얇게 만들 수 있는 대신 평면도와 표면 상태에 더 민감합니다. 메탈 디스크를 잘 쓰는 핵심은 휨을 관리하고 경면을 보호하는 것입니다.

중국어 원문 기사 번역 (0016). ENC7 코드 디스크 제조사 (문의) · 기술 자료 · https://enc7.com

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