16.5.4 시운전 및 기술 원리

5 시운전

5.1 신호 전송

내잡음성을 높이기 위해, RS-422 표준에 적합한 차동 신호를 사용할 것을 권장합니다. 반대 신호 위상을 사용하는 평형 신호 전송은 간섭을 사실상 완전히 방지할 수 있습니다. 거의 모든 최신 드라이브 컨트롤러가 이 옵션을 지원합니다.

연선(트위스트 페어)을 사용하여 신호(A+, B+, R+) 및 해당 반전 신호(A-, B-, R-)를 전송합니다. 수신 측에서는 두 신호 레벨의 차이를 취하여 신호를 생성합니다.

싱글엔드 신호 전송에서는 신호 레벨이 기준 전위에 대해 변화합니다. 이 유형의 신호 전송은 간섭에 더 취약합니다. 이 경우 신호 진폭은 차동 전송 신호의 절반입니다.

인터페이스 모듈의 아날로그 출력 신호. 싱글엔드(접지 기준) 또는 차동 신호로 사용 가능합니다.

인터페이스 모듈의 디지털 출력 신호. 싱글엔드(접지 기준) 또는 차동 신호로 사용 가능합니다.

RS 422의 버스 종단 저항은 120 옴이어야 합니다.

5.2 핀 배치

5.2.1 아날로그 및 디지털 인터페이스 모듈

수형 9핀 D-Sub 커넥터 또는 납땜 단자:

D-Sub 9 커넥터 핀 배치

납땜 단자 핀 배치

수형 10핀 Micro Match 커넥터:

Micro Match 10P 커넥터 핀 배치

5.2.2 센서 프린트

참고: 이 정보는 원시 신호를 직접 처리하여 기존 인터페이스 모듈을 사용하지 않는 고객에게만 해당됩니다.

플렉시블 센서 프린트의 핀 연결

5.3 컨트롤러

MINISCALE PLUS는 1 Vpp 신호(아날로그 사인/코사인)용 인크리멘탈 엔코더 포트 또는 RS-422 포트(디지털 TTL)를 갖춘 모든 컨트롤러와 호환됩니다. MINISCALE PLUS는 RS-422 또는 RS-485 엔코더 입력에 연결할 수 있습니다.

Siemens, Beckhoff, ACS 등 주요 컨트롤러 제조사에서 적합한 모듈을 제공합니다.

간단한 응용의 경우, USB 카운터(예: Heilig & Schwab 제품, 제품 카탈로그 5.2절 참조)를 사용하여 MINISCALE PLUS를 PC에 직접 연결할 수 있습니다.

컨트롤러 선택 시 최대 입력 주파수를 고려해야 합니다. 이동 속도와 분해능에 따라 주파수가 최대 8 MHz까지 발생할 수 있습니다. 계산 예시는 6.4절을 참조하십시오.

1 Vpp 신호 또는 직교 신호 엔코더 포트를 갖춘 컨트롤러

5.3.1 설정

아날로그 신호의 경우

아날로그 신호는 적절한 분해능을 얻기 위해 고객 제공 장비에서 보간 처리해야 합니다. 신호 주기는 100 μm의 거리에 해당합니다.

예시: 신호 주기 100 μm, 보간 배율 250, 4엣지 카운팅을 적용하면 0.1 μm의 분해능을 얻을 수 있습니다.

디지털 신호의 경우

드라이브 컨트롤러의 스텝 크기는 선택된 분해능과 엣지 카운팅 유형에 따라 구성해야 합니다.

MINISCALE PLUS의 표준 분해능은 0.1 μm입니다. 1 μm 또는 10 μm 분해능을 옵션으로 주문할 수 있습니다.

대부분의 컨트롤러는 엣지 카운팅 유형을 선택할 수 있습니다: 4엣지, 2엣지 및 단일 엣지 카운팅(6.3절 참조).

5.4 기능 점검

MINISCALE PLUS에 전원이 올바르게 공급되면 녹색 LED가 점등됩니다.

MINISCALE PLUS 플렉시블 센서 프린트가 연결되지 않은 인터페이스 모듈. 녹색 및 적색 LED가 모두 점등됩니다.

MINISCALE PLUS 플렉시블 센서 프린트가 올바르게 연결된 인터페이스 모듈. 녹색 LED가 점등됩니다.

캐리지가 가이드 레일 위에 있고 플렉시블 센서 프린트가 삽입되었음에도 적색 LED가 점등되는 경우, 9.2절 "에러 설명"의 표를 사용하여 원인을 확인하십시오.

인터페이스 모듈의 상태는 출력("ERR NOT")을 통해 전자적으로 표시됩니다. ERR NOT은 5볼트 출력(TTL 레벨)이며, "Low 신호" = "대기 중 에러", "High 신호" = "에러 없음"을 의미합니다.

에러 신호는 고임피던스 입력에 연결해야 합니다. 입력 임피던스가 너무 낮으면 적색 LED를 통해 전류가 흐르며 미세하게 점등됩니다.

6 기술 원리

6.1 MINISCALE PLUS 성능 파라미터

(1) 표준 윤활은 -20 °C ~ +80 °C의 온도 범위를 포함합니다. 기타 온도용 윤활제는 SCHNEEBERGER에 요청하실 수 있습니다.
(2) 수치는 20 °C (68 °F)의 실온을 기준으로 합니다.
(3) 고분해능 및 고속도 시 높은 신호 주파수에 주의하십시오.
(4) 선형도 성적서는 요청 시 제공 가능합니다.

6.2 시스템 정밀도

6.2.1 시스템 정밀도

시스템 정밀도는 장파 편차(치수 스케일의 선형도)와 단파 편차(예: 스캐닝 시스템(센서 및 인터페이스 모듈)의 보간 정밀도)로 구성됩니다. 정밀도 값은 20 °C (68 °F) 실온을 기준으로 합니다.

장파 편차

치수 스케일의 선형도는 전체 레일 길이를 기준으로 합니다. 이 길이에서 치수 스케일의 이상 스케일 대비 편차는 항상 ± 5 μm 미만입니다.

단파 편차

모든 인크리멘탈 거리 측정 시스템은 주기 편차의 영향을 받습니다. 단파 편차라고도 불리는 이 주기 편차는 센서 시스템 또는 전기 신호 처리의 미세한 편차로 인해 발생합니다. 이는 사인 및 코사인 신호가 수학적으로 정확한 형태에서 벗어남을 의미합니다. 주기 편차가 디지털화 및 위치 계산 과정에서만 발생하는 경우, 이를 보간 오차라고 합니다.

MINISCALE PLUS의 단파 편차는 항상 ± 0.6 μm 범위 내에 있습니다.

각 시스템의 치수 스케일 선형도는 기록되며, 요청 시 고객에게 제공할 수 있습니다. 기록은 항상 특정 가이드 레일(레일 번호 참조)에 해당합니다.

시스템 정밀도는 장파 편차와 단파 편차로 결정됩니다.
적색 굵은 점선: 최대 양/음 장파 편차 [+/- 3 μm]
청색 실선: 치수 스케일의 절대 편차
적색 가는 점선: 센서 시스템의 최대 양/음 단파 편차 [+/- 0.6 μm]

6.3 보간

거리 측정 응용에서 보간이란 아날로그 입력 신호를 더 작은 신호 주기를 갖는 디지털 출력 신호로 변환하는 과정을 의미합니다. 이는 아날로그 신호에서 직접 카운터 판독값 및/또는 위치 판독값을 생성할 수 없기 때문에 필요합니다.

보간 배율은 아날로그 입력 신호와 디지털 출력 신호의 신호 주기 비율을 정의합니다.

보간 과정의 출력은 직교 신호, 즉 90° 위상 오프셋을 갖는 두 개의 펄스 파형입니다. 분해능은 직교 신호의 두 엣지 사이의 거리로 정의됩니다.

아날로그 입력 신호(sin, cos, REF)가 보간(적색 화살표)을 거쳐 디지털 출력 신호(+A, +B, +R)로 변환됩니다. 반전 신호(-A, -B, -R)는 미표시.
1. 아날로그 입력 신호: sin, cos, REF   2. 디지털 출력 신호: +A, +B, +Z   3. 후단 전자 장비
4. 보간   5. 신호 전송   6. 아날로그 입력 신호 (cos)   7. 아날로그 입력 신호 (sin)
8. 아날로그 입력 신호 (REF)   9. 디지털 출력 신호 (+A)   10. 디지털 출력 신호 (+B)
11. 디지털 출력 신호 (+Z)   12. 측정 카운터, PC, 기계 컨트롤러 등

6.4 디지털 신호 평가

디지털 신호는 두 개의 인크리멘탈 신호 A, B 및 기준 신호 R로 구성되며, 후단 전자 장비로 전송됩니다. 이는 단순 디스플레이 장치, PC 또는 기계 컨트롤러일 수 있습니다.

후단 전자 장비는 신호 엣지를 계수하여 위치 값을 결정합니다. 계수 방향은 신호 A와 B의 위상 관계에 의해 결정됩니다. 계수되는 엣지 수에 따라 다음과 같이 구분됩니다:

1. 단일 엣지 카운팅

각 채널에서 하나의 엣지만 계수합니다. 따라서 하나의 측정 스텝은 하나의 디지털 신호 주기에 해당합니다.

2. 2엣지 카운팅

하나의 채널에서 상승 엣지와 하강 엣지가 모두 계수됩니다. 따라서 하나의 측정 스텝은 디지털 신호 주기의 절반에 해당합니다.

3. 4엣지 카운팅

두 채널의 상승 엣지와 하강 엣지가 모두 계수됩니다. 따라서 하나의 측정 스텝은 디지털 신호 주기의 1/4에 해당합니다.

1. 단일 엣지 카운팅   2. 2엣지 카운팅   3. 4엣지 카운팅
4. 각 경우의 1 측정 스텝   5. 분해능   6. 디지털 신호 주기

6.4.1 분해능

분해능은 측정 시스템이 측정할 수 있는 최소 위치 변화입니다. 이는 직교 신호의 두 엣지 사이의 거리에 해당합니다. 분해능은 아날로그 신호의 주기, 보간 배율 및 카운팅 방법에 의해 결정됩니다.

분해능 계산 예시 (A)

6.5 신호 주파수

인터페이스 모듈 출력의 신호 주파수는 이동 속도와 분해능(디지털 모듈) 또는 치수 스케일의 증분(아날로그 모듈)에 따라 결정됩니다. 스텝 손실을 방지하기 위해, 컨트롤러의 최대 입력 주파수는 인터페이스 모듈의 계산된 최대 출력 주파수보다 커야 합니다.

6.5.1 아날로그 MINISCALE PLUS 계산 예시

6.5.2 디지털 MINISCALE PLUS 계산 예시

디지털 인터페이스 모듈의 최대 출력 주파수는 채널당 8 MHz입니다. 즉, A 신호와 B 신호 각각 최대 8 MHz의 주파수를 가질 수 있습니다. 4엣지 카운팅 모드에서 카운팅 속도는 32 MHz이며, 이는 0.1 μm 분해능 기준 최대 속도 3.2 m/s에 해당합니다.

디지털 MINISCALE PLUS의 최대 성능

인터페이스 모듈 최대 출력 주파수의 계산 (즉, 컨트롤러에 필요한 최소 입력 주파수 범위):

최소 컨트롤러 카운팅 주파수의 계산 (4엣지 카운팅):

속도 v 계산 예시

역방향 계산 시, 주어진 주파수(예: 선택한 컨트롤러에 의해 제한)로부터 속도 또는 분해능을 계산할 수 있습니다.