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エンコーダの高分解能化検討



ここ最近は基板の調整とバグ取りも兼ねてエンコーダ分解能UPの実験をしている.
写真のようにφ6-400pprのエンコーダをギヤで6倍に増速し,2400pprに設定したものを付けた.
これとモータ内蔵の256pprエンコーダを同じ制御則で動かして挙動に違いが出るかどうか調べた.

結果,エンコーダ分解能を上げると低速時の振動が小さくなり,サーボロックで静止保持する際のチリチリ音がかなり静かになることがわかった.
負荷の軽いモータではDゲインを上げすぎると停止位置付近でモータ時定数周期の自励振動が起きやすいが,これを抑制する効果がある.
 一方,同一ゲインでの動的挙動や収束性には差は無かった.

エンコーダ高分解能化の効果:
①速度制御のダイナミックレンジ拡大,低速まで滑らかに回る
②速度F/Bループの高速化,ハイゲイン化によるサーボ位置/速度追従性向上

写真のモータはかなり大きいものだが,もっと小さいモータやコアレスモータではできるだけエンコーダ分解能を高く取るのが吉だろう.
これまでは高分解能のエンコーダ(1回転10bit以上のもの)は大きくて高価だったが,最近は AS5048Aのような超小型で組み込みに適したデバイスも出てきている.

これからはテレビもモータ制御もFULL-HDの時代だ.
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この記事へのコメント

- かみやん - 2012年10月26日 12:30:03

相変わらずハイレベルすぎる!
AS5048A、こういう非接触、電気的なエンコーダもあるんですね!

かみやんさんどうもー - もやね - 2012年10月26日 19:37:04

AS5048Aは径方向に着磁した磁石を回転させて磁力が正弦波で出力されるのを読み取る原理のようですね.
 光学式エンコーダも高分解能では正弦波をアナログ的に読み取ることになるのですが,そもそもスリットを通過した光ごとの矩形波の重ね合わせのため,きれいな正弦波にならず高調波ひずみが原因でデコード分解能が上がらない課題があるようです.
そういう意味では磁気式で光学式よりもきれいな正弦波が得られれば,高分解能化は光学式よりも容易なのかもしれませんね.

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長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
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