パネルマウントエンコーダの概要

エンコーダーには多くの種類があります。本ブログ記事では、パネルマウント回転エンコーダーに焦点を当て、それが基本的にどのように機能するかを、主な仕様や考慮事項とともに説明します。回転エンコーダーは、回転変位を、これはホストシステムによって読み取ることができる電気信号に変換するように設計された変換器として定義することができます。エンコーダは、一定数の角度を回転させるとパルスを送信します。これは制御デバイスによって読み取ることができ、方向、位置、カウント、または速度を決定するために使用します。

パネルマウントエンコーダーとは？

パネルマウントエンコーダーは、回転エンコーダーの一種で、この名前が示す通りパネルに物理的にマウントされています。これらは主にヒューマン・インターフェースの目的で使用されます。ステレオの音量ノブがその一例です。パネルマウントエンコーダーは、ユーザとシステムプロセッサーとの間のリンクを提供することによって、様々なシステムパラメーターを制御する能力を提供します。

パネルマウント回転エンコーダーは、回転運動を可読信号に変換するために使われるもうひとつのパネルマウントコンポーネントである、ポテンショメーターと類似しています。しかし、パネルマウントエンコーダの製造公差はより厳しいものになる傾向があります。これにより精度と一貫性の向上につながります。次に、パネルマウントエンコーダーとそのデジタル出力は、今日のデジタルデバイスとより互換性があり、アナログ/デジタルコンバーターが不要で、コストを削減し、エラーを防止します。ポテンショメーターの詳細については、当社のブログ記事、ポテンショメータについて知っておくべきことをご覧ください。

パネルマウントエンコーダーのアプリケーション

パネルマウントエンコーダーは、防衛、航空宇宙、医療、消費財、テスト、測定など、さまざまな業界の多くのアプリケーションで使用されています。より具体的な使用例としては、コックピット制御、スタジオミキサーやオーディオ機器、電子ラボおよび計装、モータードライブなどが挙げられます。

主なパネルマウントエンコーダーの仕様

パネルマウント回転エンコーダーについては、考慮すべき重要な仕様がいくつかあります。PPR（パルス/回転）は、エンコーダーの分解能を決定します。この分解能は、エンコーダーの360度回転あたりの方形波パルス数として定義されます。さらに、PPR は、1回転ごとのチャネルあたりの低から高の遷移数として定義されます。エンコーダーの分解能がCPR（1回転あたりのカウント数）として指定される場合もあります。これは、1回転あたりの直交状態変化の数です。CPRは PPR x 4に等しくなります。詳細については、当社のブログ記事、インクリメント・エンコーダーのPPR、CPR、LPRの違いとは？をお読みください。

ディテントは、シャフトが回転するのに合わせて、「クリック」を所定の位置に合わせることで、ユーザーにフィードバックを提供するのに便利です。ディテントは、360度回転あたりのクリック数として指定されます。これらは、シャフトが一定度回転するたびに「クリック」して、不要な回転を防止します。

プッシュスイッチ機能は、単に別のユーザー入力信号を提供します。エンコーダーのシャフトを押し下げて、単純なSSTスイッチを作動させることができます。これは、エンコーダーのノブを回して操作する機能を選択するためによく使用されます。

その他のエンコーダーに関する考慮すべき項目

回転エンコーダーは、互いに電気的に90度オフセットした、2つのチャネルを持つ方形波を利用します。どのチャネルが他方を導いているかを検出することによって、方向を監視することができます。

ほとんどのアプリケーションでは、直交状態の変化を使用して回転あたりのカウントを増やします。1回転あたりのカウントを増やすと、エンコーダーの効果的な分解能が向上します。この場合、1サイクルは、両方のチャネルで低から高へ、そして低へ移行します。

マイクロコントローラーは、さまざまなカウント方法を使用します。

• 1つのチャネルでのパルス：パルスあたり1カウント
• 2つのチャネルでのパルス：両方のチャネルを使用すると、カウント数が2倍になります。
• 直交状態の変化：サイクルあたり4カウント

ほとんどのパネルマウントエンコーダーは、電流を供給できるマイクロコントローラーに接続する必要があります。マイクロコントローラーは、V+へのパスを提供し、エンコーダーは完全な回路を作る接地へのパスを提供します。シンクに一般的に使用されるもう一つの用語は、「オープンコレクター」です。これは、出力トランジスターのコレクターがユニットの外部にあることを意味します。

機械式エンコーダーと光学式エンコーダーのテクノロジー

パネルマウントエンコーダーは、機械的と光学的の2つの主な動作技術を利用しています。機械式エンコーダーは、基本的に一連のスイッチです。コードホイールには、外縁に沿って均等に間隔をあけた接点が含まれています。もう1つの接点が固定されており、エンコーダーのシャーシに取付けられています。コードホイールが回転すると、コードホイールの接点に1つずつ接触します。回路のこの作り方および断線は、電圧パルスを生成する。

機械式エンコーダーは、本質的に一連の機械式スイッチであるため、出力が確実に使用できるようにデバウンス回路とプログラミングが必要です。パーフェクトな世界では、スイッチはオンとオフの2つの状態を持つことで特徴づけられます。残念ながら、現実の世界では、スイッチは2つの状態の間でホバリングやバウンスして、歪んだ信号を生成する可能性があります。スイッチのバウンスは、追加パルスとして誤って読み取られる可能性があります。このデバウンスを防止するために、回路は出力を「スクエアアップ」するために使われます。

光学エンコーダーは、3つの基本部品、光源、光検出器、コードホイールから構成されています。光源はコードホイールのスリットを通して光を照らし、検出器はこの光を感知します。コードホイールは、光源を透過し、交互に遮断する等間隔のスリットを持っています。内部回路は、光が検出または遮断されているかどうかに応じて、出力を有効または無効にします。

機械式エンコーダーは比較的安価で、幅広い電圧に対応できます。しかし、これはクリーンな信号を生成するためにデバウンス回路が必要で、寿命も短くなります。一方、光学エンコーダーは一般的により高価になりますが、寿命が長く、よりクリーンな出力信号を提供するのにデバウンス回路を必要としません。さらに、精密アプリケーションでは、光学エンコーダーはより高い解像度を提供することができます。

結論

パネルマウントエンコーダーは、今後も引き続き、幅広いユーザーインターフェースアプリケーションで使われていくことでしょう。販売されているエンコーダのテクノロジー、主要な仕様、設計上の考慮事項を理解することは、適切なデバイスの選択に不可欠です。CUI Devicesでは、ほぼすべての設計ニーズに応える、さまざまな機械式および光学式パネル・マウント・エンコーダーを提供しています。