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パルス用語集

パルス計測で知っておきたい、用語をわかりやすく解説

各種センサや計測機器を取り扱っているFA(ファクトリーオートメーション)メーカー「キーエンス」が、パルス計測を行ううえで知っておくべき用語をわかりやすく解説します。これからパルス計測を行う方はもちろん、すでに導入している皆様もパルス計測にまつわる用語でお困りなら、ぜひ一度ご覧ください。

ロータリエンコーダ

ロータリエンコーダとは、回転による機械的な変位をパルス信号に変換する装置です。回転角測定用の検出器として考案されましたが、現在ではロボットなどの位置決めを行うサーボなどにも使用範囲が広がっています。ロータリエンコーダは、計測方式によって「インクリメンタル方式」と「アブソリュート方式」の2種類に分けることができます。インクリメンタル方式の場合、ロータリエンコーダのパルス出力は、1回転ごとに出力されるZ相のほか、位相の異なるA相とB相の3種類があります。また直線の変位を検出するものはリニアエンコーダと呼ばれます。

ロータリエンコーダ

インクリメンタル方式

スリット円盤の外周に窓があり、窓を通過した光のオン/オフに合わせてパルス信号を発振します。特長としては無接触で回転を検査でき、A相とB相の出力タイミングから回転方向も検出できることです。パルスの出力は回転している間のみとなっています。

インクリメンタル方式

インクリメンタル方式

アブソリュート方式

原点に対して1回転またはそれ以上の回転の絶対角度位置を計測する方式です。スリット円盤の窓には異なる符号が割り当てられ、それぞれのコード信号を出力します。ノイズに強いといった特長がありますが、分解能を上げるには桁数(信号線の数)を増やす必要があります。コード方式にはグレイコード、2進コード、BCDコードなどがありますが、グレイコードが最も一般的です。

アブソリュート方式

(分解能 8bit タイプ/純2進コード)

A相・B相・Z相

インクリメンタル方式のロータリエンコーダでは、Z信号が1回転につき1回発振されます。この信号は原点として使用します。A相とB相のパルスは、時計回りの場合はA相のパルスに対して、1パルスの1/4周期(90℃)遅れでB相のパルスが出力されます。反時計まわりの場合は逆にB相のパルスに対して、1/4周期遅れてB相のパルスが出力されます。パルス数に関しては分解能によって異なります。

A相・B相・Z相

A相・B相・Z相

分解能

分解能とは、インクリメンタル方式ロータリエンコーダを1回転させた場合に出力されるパルス数、アブソリュート型ロータリエンコーダの絶対番地数です。分解能によって精度が変わるため、用途やコストに合わせた分解能を持つロータリエンコーダを選択する必要があります。またパルス計測機(データロガー)にも表示可能な分解能が設定されています。

ハイレベル/ローレベル

パルス信号は、「ローレベル/ハイレベル」または「0/1」で表現されます。たとえばローレベルもしくは0を電位0、ハイレベルもしくは1を電位5Vとして、デジタル信号として計測します。

ハイレベル/ローレベル

デューティ比

デューティ比とは、パルス信号の周期とパルス幅の比のことで、以下の式で表すことができます。モータ制御などで使用されるPWM制御では非常に重要な項目になります。

D = τ / T

  • D : デューティー比
  • τ: パルス幅
  • T : 周期

デューティ比

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