광학식 엔코더

광학식 엔코더(Optical Encoder)는 빛을 이용하여 회전 또는 선형 운동의 변위를 디지털 신호로 변환하는 센서입니다. 일반적으로 정밀한 위치 제어, 속도 측정, 방향 감지 등에 사용되며, 로봇, CNC 공작 기계, 프린터, 의료 장비 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

작동 원리

광학식 엔코더는 주로 회전하는 원판(또는 선형 스케일)과 광원, 그리고 광 검출기로 구성됩니다. 원판에는 일정한 간격으로 투명하거나 불투명한 슬릿(slit)이 배열되어 있습니다. 광원에서 나온 빛이 원판의 슬릿을 통과하면서 광 검출기에 도달하게 되는데, 원판이 회전함에 따라 광 검출기에 도달하는 빛의 양이 주기적으로 변화합니다. 이 변화를 감지하여 전기적 신호로 변환하고, 이를 통해 회전 각도, 속도, 방향 등의 정보를 얻어냅니다.

종류

광학식 엔코더는 출력 신호 방식에 따라 크게 증분형(Incremental) 엔코더와 절대형(Absolute) 엔코더로 나뉩니다.

• 증분형 엔코더: 회전하는 동안 상대적인 변위를 측정하여 펄스 형태의 신호를 출력합니다. 두 개의 신호(A상, B상)를 사용하여 회전 방향을 감지하며, Z상(index) 신호를 통해 한 바퀴 회전을 나타내는 기준점을 제공하기도 합니다. 증분형 엔코더는 구조가 비교적 간단하고 가격이 저렴하지만, 전원이 차단되었다가 다시 연결될 경우 현재 위치 정보를 잃어버리는 단점이 있습니다.

• 절대형 엔코더: 회전 각도에 해당하는 고유한 디지털 코드를 출력합니다. 각 위치마다 고유한 코드를 가지고 있기 때문에 전원이 차단되었다가 다시 연결되어도 현재 위치 정보를 유지할 수 있습니다. 하지만 증분형 엔코더에 비해 구조가 복잡하고 가격이 비싸다는 단점이 있습니다.

장점

• 높은 분해능: 정밀한 위치 및 속도 측정이 가능합니다.
• 높은 응답 속도: 빠른 속도 변화에도 정확하게 반응합니다.
• 비접촉식 측정: 마모가 적고 수명이 깁니다.
• 다양한 환경 조건에 적합: 온도, 습도 등의 변화에 비교적 강합니다.

단점

• 먼지, 기름 등의 오염에 민감: 슬릿이 오염될 경우 성능 저하가 발생할 수 있습니다.
• 충격 및 진동에 약함: 정밀한 구조로 인해 외부 충격에 취약할 수 있습니다.
• 상대적으로 높은 가격: 일부 고성능 모델의 경우 가격이 비쌀 수 있습니다.