パルス信号と回転数の関係

ストロボスコープによる計測

瞬間的に点灯する光を一定の間隔で繰り返し発光させる装置をストロボスコープといいます。ストロボスコープを用いて回転体へ等しい時間間隔で光源を照射したとき、点滅周期と回転周期が一致した場合に通常目視では捉えられない高速の回転体が静止したように見えます。ストロボスコープ法はこの現象を利用して回転数を得る方法で、エンジンやモータの回転数計測のほか、回転体の傷や欠けなどの検査にも用いられます。

タコメーターによる計測

エンジンやモータなどの回転数を計測するタコメーターは、機械的に回転を読み取る機械式タコメーターと電気的に読み取る電気式タコメーターに分けられますが、現在ではほとんどの自動車に電気式が用いられます。電気式では、イグニッションコイルの点火パルスをカウントして回転数を得ます。主に自動車やオートバイのエンジンなどの回転数を把握するのに用いられます。

光学機器による計測

細かなスリットやホールが施された回転盤に発光ダイオードなどによる赤外光を照射し、そのスリットやホールを通過した光をフォトダイオードに通すことで機械的な回転変位をパルス信号に変換し回転数を得る方法です。自動車、航空宇宙分野などのほか、エネルギー分野でも活用されています。

ステッピングモータ

受け取ったパルス信号の電力に同期して動作するモータ。回転角度や速度といった回転制御をパルス数と周波数によって制御します。1パルス当たりに回転する軸の角度（基本ステップ角）があらかじめ決められており、パルスが送られるたびにそのぶんの角度だけ回転する仕組みです。標準的な5相タイプの場合、基本ステップ角は0.72°で、125パルスで90°、500パルスで360°回転します。ステッピングモータにおける回転量はパルス信号の数に比例し、回転速度は周波数に比例します。

サーボモータ

対象物の位置や方向などを制御量として作動する自動制御装置「サーボ機構」を用いたモータです。ステッピングモータにはない回転検出器が組み込まれており、回転角度や回転速度を検出しながらドライバへフィードバックし、回転軸の現在位置と目的位置を比較してその差分が「0」になるよう動作します。そのため、非常に停止精度が高く、工作機械や産業用ロボットなどで多く用いられています。

特性の違い

Q. パルス信号が回転数計測に使われる理由は何ですか？

A. デジタル回路と相性が良く、高速で正確な回転情報をパルスとして読み取れるため回転体の計測に適しています。

Q. パルスを使った主な回転数測定方法は何ですか？

A. ストロボスコープ、タコメーター、光学式センサなどがあり、用途に応じて回転数を精度良く測定できます。

Q. ステッピングモータの特徴は何ですか？

A. パルス数と周波数に同期して動作し、角度や速度制御が容易で、シンプルで安価な構造が特徴です。

Q. サーボモータの特徴は何ですか？

A. 回転検出器で位置を常にフィードバックし、高精度・高回転でも脱調がなく精密制御が可能です。

Q. 両モータの主な違いは何ですか？

A. ステッピングは簡易・低コストで制御性良好、サーボは高精度・高速だが機構が複雑で高価です。