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2023年1月
独自の静電容量式ロータリーエンコーダーAMTシリーズ
エンコーダは機械的な動きを電気信号に変換する重要なコンポーネントです。FA機器、産業プロセス制御、ロボットなどの多くのアプリケーションで使用され、位置、速度、距離、および方向に関する信号を提供します。市場では光学式や磁気式のエンコーダーが流通していますが、CUIでは独自の設計による、静電容量式 "AMTエンコーダー"を開発・製造しております。今月は各方式の長所短所とともに、AMTエンコーダーのラインナップを紹介して参ります。
・磁気式エンコーダー
磁気ディスクと、ホール効果センサーまたは磁気抵抗センサーで構成され、磁束場の変化を検出することで動作します。頑丈で、衝撃や振動に強く、油、汚れや湿気の影響を受けませんが、電気モーターによる磁気干渉の影響を受けやすく、動作温度範囲が限られています。改良も多く加えられてきておりますが、通常、光学式、静電容量式より分解能と精度が低くなります。
・光学式エンコーダー
磁気式エンコーダーと比較して、より高い分解能と精度を提供できます。ガラスやプラスチック製のディスクを挟んで配置されたLED光源と光検出器で構成され、ディスクには透明と不透明のラインが交互に並んでいます。ディスクが回転し、透明ラインを通過する光のオン/オフにより、方形波が提供されます。長年主流の方式ですが、光を遮るほこり、汚れ、油に弱く、振動や極端な温度による損傷を避けるため、取扱いには注意が必要です。また、100mAを超える消費電流、内蔵LEDの寿命にも要注意です。
・静電容量式エンコーダー
静電容量式エンコーダーは、正弦波パターンを持ったディスクと、それを挟んで設置される固定トランスミッター、固定レシーバーで構成されています。ローターディスクが回転すると、トランスミッターからの高周波信号が変調され、レシーバに届きます。その信号のキャパシタンス - リアクタンスの変化を検出し、復調アルゴリズムを使用してデータに変換します。
Same Skyが2006年に第1世代を発売して以来、AMTシリーズは高い信頼性と正確性で、優れた実績を築き上げてきました。
光学式エンコーダーよりも頑丈で、ほこり、汚れ、油などの様々な悪条件に耐性があり、振動や極端な温度に対する耐性も遥かに優れており、更にLEDを使用しないため、より寿命が長く、小型で、低消費電流(6~18mA)です。磁気干渉やEMCノイズの影響を受けず、磁気エンコーダと同じく堅牢ですが、より高い精度と分解能を実現します。
また、デジタルの性質を備えているため、ユーザーは柔軟にエンコーダの解像度を変更できます。他の方式の場合、解像度は内蔵するディスクにより固定であり、分解能を変更するためにはエンコーダごと交換する必要があります。静電容量式エンコーダでは分解能をプログラムにより設定可能であり、特にPID制御ループを設計する場合にシステムの最適化に役立つだけでなく、1つのモデルを複数のアプリケーションで使用できるため、在庫の保持を減らすことができます。BLDCモーター用ではインデックスパルスと位置合わせをデジタルで設定する機能を実現でき、Same SkyのGUIソフトウェアに搭載された診断機能により、ユーザーが現場で迅速にトラブルシューティングを行うことが可能です。
静電容量式エンコーダは、いかなるシステム環境においても、光学または磁気式に代わる、汎用性が高く、費用対効果が高く、信頼性の高い代替手段を提供します。幅広い環境条件で精度と信頼性に優れたパフォーマンスを提供するだけでなく、固有のデジタル可用性により、従来のエンコーダ機能との互換性を維持しながら、設定変更機能や診断機能も提供します。
| 種別 | 動作検出原理 | メリット | デメリット |
| 磁気エンコーダー | 磁束場の変化 | 堅牢 油や汚れ、水分の影響をほとんど受けない | 電動モーターの磁気干渉に影響される 動作温度範囲が限られる 分解能や精度に劣る |
| 光学式エンコーダー | LED光源 | 優れた分解能 | ほこり、汚れ、油に弱い 振動や極端な温度の影響を受ける 消費電流が大きい 寿命は使用するLEDに左右される |
| 静電容量式 | 光学式 | 磁気式 | |
|---|---|---|---|
| ほこり、汚れ、油に対する耐性 | 高い | 低い | 高い |
| 精度 | 高い | 高い | 低い |
| 動作温度範囲 | 広い | 中程度 | 狭い |
| 消費電流 | 低い | 高い | 中程度 |
| プログラミング設定変更 | 有り | 無し | 無し |
| パッケージサイズ | 小さい | 中程度 | 中程度 |
| EMCイミュニティ | 高い | 高い | 高い |
| 磁気イミュニティ | 高い | 高い | 低い |
| 分解能範囲 | 広い | 広い | 狭い |
＜CUI Devices 静電容量式AMTエンコーダー＞
・インクリメンタルエンコーダー
当社のモジュール式インクリメンタルエンコーダは、革新的な静電容量式プラットフォームのおかげで、産業環境でエンコーダーを悩ませる汚れ、ほこり、油などの汚染物質の影響を受けません。48 ～ 5120 PPR の設定変更可能な分解能で、 1 ～ 15.875 mmのシャフト径に対応します。
・アブソリュートエンコーダー
当社のアブソリュートエンコーダは、SPI、RS-485、SSI通信、シングルターン/マルチターンで12ビットまたは14ビットの絶対位置情報を出力します。静電容量技術に基づいており、産業用アプリケーションでエンコーダを悩ませる汚染物質の影響を受けません。
・コミュテーション(BLDC用)エンコーダー
Same Skyのコミュテーションエンコーダは、ブラシレスDC(BLDC)モータを整流するためのU/V/W通信信号を生成します。48 ～ 4096 PPRで22段階の設定変更可能なインクリメンタル分解能を備え、汚れ、ほこり、油に対する耐性があります。コンパクトなパッケージ、低消費電流、高精度、広い動作温度範囲も兼ね備えています。
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| シリーズ | AMT10シリーズ | AMT10Eシリーズ | AMT11シリーズ | AMT11Aシリーズ | AMT13シリーズ | AMT13Aシリーズ |
| 対応シャフト径 | 2mm ~ 8mm | 2mm ~ 8mm | 2mm ~ 8mm | 2mm ~ 8mm | 9mm ~ 15.875mm | 9mm ~ 15.875mm |
| 対応シャフト長 | 9mm以上 | 9mm以上 | 9mm以上 | 9mm以上 | 13.5mm以上 | 13.5mm以上 |
| 動作電圧 | 3.6V ~ 5.5Vdc | 3.6V ~ 5.5Vdc | 4.5V ~ 5.5Vdc | 4.5V ~ 5.5Vdc | 4.5V ~ 5.5Vdc | 4.5V ~ 5.5Vdc |
| 消費電流 | 6mA | 6mA | 16mA | 16mA | 16mA | 8mA |
| 最大RPM | 7500 ~ 15000 | 3000 ~ 6000 | 2500 ~ 8000 | 4000 ~ 8000 | 2500 ~ 8000 | 4000 ~ 8000 |
| 精度 | 0.25° | 0.25° | 0.2° | 0.2° | 0.2° | 0.2° |
| 分解能 | 48 ~ 2048 PPR | 120 ~ 5120 PPR | 48 ~ 4096 PPR | 96 ~ 4096 PPR | 48 ~ 4096 PPR | 96 ~ 4096 PPR |
| チャンネル | A, B + X index | A, B + X index | A, B, Z | A, B | A, B, Z | A, B |
| 出力タイプ | シングルエンド | シングルエンド | シングルエンド / 差動 |
シングルエンド / 差動 |
シングルエンド / 差動 |
シングルエンド / 差動 |
| 設定方法 | 内蔵DIPスイッチ | 内蔵DIPスイッチ | シリアルUART / AMT Viewpoint™ |
内蔵DIPスイッチ | シリアルUART / AMT Viewpoint™ |
内蔵DIPスイッチ |
| 動作温度 | -40～100℃ | -40～100℃ | -40～125℃ | -40～125℃ | -40～125℃ | -40～125℃ |
| サイズ | 垂直軸タイプ：43.38 x 28.77 x 9.00mm 水平軸タイプ：34.21 x 28.60 x 9.00mm |
垂直軸タイプ：37.25 x 28.58 x 10.34mm 水平軸タイプ：37.39 x 28.58 x 10.34mm |
47.9 x 42.3 x 13.5mm(垂直/水平共通) | |||
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| シリーズ | AMT20シリーズ | AMT21シリーズ | AMT22シリーズ | AMT23シリーズ |
| 対応シャフト径 | 2mm ~ 8mm | 2mm ~ 8mm | 2mm ~ 8mm | 2mm ~ 8mm |
| 対応シャフト長 | 9mm以上 | 9mm以上 | 9mm以上 | 9mm以上 |
| 動作電圧 | 4.5V ~ 5.5Vdc | 3.8V ~ 5.5Vdc | 3.8V ~ 5.5Vdc | 3.8V ~ 5.5Vdc |
| 消費電流 | 8mA | 16mA | 16mA | 16mA |
| 最大RPM | 8000 | 4000 ~ 8000 | 4000 ~ 8000 | 4000 ~ 8000 |
| 精度 | 0.2° | 0.2° | 0.2° | 0.2° |
| 分解能 | 96 ~ 4096 PPR | 12bit / 14bit | 12bit / 14bit | 12bit / 14bit |
| チャンネル | A, B, Z | シングルターン / マルチターン |
シングルターン / マルチターン |
シングルターン |
| 出力タイプ | SPI, CMOS | RS485 | SPI | SSI |
| 設定方法 | SPI / AMT Viewpoint™ |
RS485 / AMT Viewpoint™ |
SPI / AMT Viewpoint™ |
AMT Viewpoint |
| 動作温度 | -40～125℃ | -40～105℃ | -40～105℃ | -40～105℃ |
| データレート | 1MHz typ. | 9600bps ~ 2Mbps | 1MHz typ. | 1MHz typ. |
| サイズ | 37.39 x 28.58 x 10.34mm |
垂直軸タイプ：43.38 x 28.77 x 9.00mm 水平軸タイプ：34.21 x 28.60 x 9.00mm |
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| シリーズ | AMT31シリーズ | AMT33シリーズ |
| 対応シャフト径 | 2mm ~ 8mm | 9mm ~ 15.875mm |
| 対応シャフト長 | 9mm以上 | 13.5mm以上 |
| 動作電圧 | 4.5V ~ 5.5Vdc | 4.5V ~ 5.5Vdc |
| 消費電流 | 16mA | 16mA |
| 最大RPM | 2500 ~ 8000 | 2500 ~ 8000 |
| 精度 | 0.2° | 0.2° |
| 分解能 | 48 ~ 4096 PPR | 48 ~ 4096 PPR |
| チャンネル | A, B, Z, U, V, W | A, B, Z, U, V, W |
| 出力タイプ | シングルエンド / 差動 |
シングルエンド / 差動 |
| 設定方法 | シリアルUART / AMT Viewpoint™ |
シリアルUART / AMT Viewpoint™ |
| 動作温度 | -40～125℃ | -40～125℃ |
| 対応モーター極数 | 2, 4, 6, 8, 10, 12, 20 | 2, 4, 6, 8, 10, 12, 20 |
| WYE | 120° | 120° |
| サイズ | 垂直軸タイプ：37.25 x 28.58 x 10.34mm 水平軸タイプ：37.39 x 28.58 x 10.93mm |
47.9 x 42.3 x 13.5mm(垂直/水平共通) |