5 시운전
5.1 신호 전송
내노이즈성을 높이기 위해 RS-422 표준에 부합하는 차동 신호 사용을 권장합니다. 반전 신호 위상을 가진 평형 신호 전송은 간섭을 사실상 방지할 수 있습니다. 거의 모든 최신 구동 컨트롤러가 이 옵션을 지원합니다.
연선을 사용하여 신호(A+, B+, R+)와 대응하는 반전 신호(A-, B-, R-)를 전송합니다. 수신측에서는 두 신호 레벨의 차이를 취하여 신호를 생성합니다.
싱글 엔드 신호 전송에서는 신호 레벨이 기준 전위에 대해 변화합니다. 이 방식의 신호 전송은 간섭에 더 취약합니다. 이 경우의 신호 진폭은 차동 전송 신호의 절반입니다.
인터페이스 모듈의 아날로그 출력 신호. 싱글 엔드(접지 기준) 또는 차동 방식으로 사용할 수 있습니다.
인터페이스 모듈의 디지털 출력 신호. 싱글 엔드(접지 기준) 또는 차동 방식으로 사용할 수 있습니다.
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
| 핀 | 아날로그 신호 | 디지털 신호 | 설명 |
|---|---|---|---|
| 1 | Ua1- | A - | 직교 신호 |
| 2 | 0V | 0V | 접지 |
| 3 | Ua2- | B - | 직교 신호 |
| 4 | ERR NOT | ERR NOT | 오류 신호(Low = 오류) |
| 5 | Ua0 - | R - | 기준 신호 |
| 6 | Ua1 + | A + | 직교 신호 |
| 7 | + 5V DC | + 5V DC | 공급 전압 |
| 8 | Ua2 + | B + | 직교 신호 |
| 9 | Ua0 + | R + | 기준 신호 |
그림 1: 인터페이스 모듈 D-Sub 9 커넥터의 핀 연결
그림 2: 납땜 단자가 있는 인터페이스 모듈의 핀 연결
수형 10핀 Micro Match 커넥터:
인터페이스 모듈 Micro Match 커넥터의 핀 연결
| 핀 | 아날로그 신호 | 디지털 신호 | 설명 |
|---|---|---|---|
| 1 | nc | nc | |
| 2 | Ua1 + | A + | 직교 신호 |
| 3 | + 5V DC | + 5V DC | 공급 전압 |
| 4 | Ua2 + | B + | 직교 신호 |
| 5 | Ua0 + | R + | 기준 신호 |
| 6 | Ua1 - | A - | 직교 신호 |
| 7 | 0V | 0V | 접지 |
| 8 | Ua2 - | B - | 직교 신호 |
| 9 | ERR NOT | ERR NOT | 오류 신호(Low = 오류) |
| 10 | Ua0 - | R - | 기준 신호 |
5.2.2 센서 케이블
참고: 이 정보는 원시 신호를 직접 처리하여 기존 인터페이스 모듈을 사용하지 않는 고객에게만 해당됩니다.
플렉시블 센서 케이블의 핀 연결
| 핀 | 신호 | 설명 |
|---|---|---|
| 1 | PZ | 원시 신호 기준 |
| 2 | GND | 접지 |
| 3 | NZ | 원시 신호 기준 |
| 4 | +5V DC | 공급 전압 |
| 5 | Diode | 광원 전원 공급 |
| 6 | PSIN | 원시 사인 신호 |
| 7 | NSIN | 원시 사인 신호 |
| 8 | PCOS | 원시 코사인 신호 |
| 9 | NCOS | 원시 코사인 신호 |
5.3 컨트롤러
MINISLIDE MSQscale은 1 Vpp 신호(아날로그 사인/코사인) 증분형 엔코더 포트 또는 RS-422 포트(디지털 TTL)를 갖춘 모든 컨트롤러와 호환됩니다. MINISLIDE MSQscale은 RS-422 또는 RS-485 엔코더 입력에 연결할 수 있습니다.
Siemens, Beckhoff, ACS 등 주요 컨트롤러 제조사에서 적합한 모듈을 제공하고 있습니다.
간단한 응용의 경우, USB 카운터(예: Heilig & Schwab 제품; 제품 카탈로그 5.2절 참조)를 사용하여 MINISLIDE MSQscale을 PC에 직접 연결할 수 있습니다.
컨트롤러 선택 시 최대 입력 주파수를 고려해야 합니다. 이동 속도와 분해능에 따라 최대 8 MHz의 주파수가 발생할 수 있습니다. 몇 가지 계산 예는 6.4절을 참조하십시오.
1 Vpp 신호 또는 직교 신호 엔코더 포트를 갖춘 컨트롤러
5.3.1 설정
아날로그 신호
적절한 분해능을 얻기 위해 아날로그 신호는 고객 제공 장비에서 보간해야 합니다. 신호 주기는 100 μm 거리에 해당합니다.
예: 신호 주기 100 μm, 보간 계수 250 및 4엣지 평가로 0.1 μm 분해능을 얻습니다.
디지털 신호
구동 컨트롤러의 스텝 크기는 선택된 분해능과 엣지 평가 유형에 따라 구성해야 합니다.
MINISLIDE MSQscale의 표준 분해능은 0.1 μm입니다. 1 μm 또는 10 μm 분해능은 옵션으로 주문할 수 있습니다.
대부분의 컨트롤러에서 엣지 평가 유형을 선택할 수 있습니다. 옵션은 4엣지, 2엣지 및 단일 엣지 평가입니다(6.3절 참조).
5.4 기능 점검
MINISLIDE MSQscale에 올바르게 전원이 공급되면 녹색 LED가 점등됩니다.
MINISLIDE MSQscale 플렉시블 센서 케이블이 없는 인터페이스 모듈. 녹색 및 적색 LED가 모두 점등됩니다.
MINISLIDE MSQscale 플렉시블 센서 케이블이 올바르게 연결된 인터페이스 모듈. 녹색 LED가 점등됩니다.
캐리지가 가이드 레일 위에 있고 플렉시블 센서 케이블이 삽입되었음에도 LED가 적색으로 점등되는 경우, 9.2절 "오류 설명" 표를 사용하여 오류를 확인하십시오.
| LED | 전원 미공급 | 전원 공급, 정상 작동 | 오류 상태 |
|---|---|---|---|
| 적색 | 소등 | 소등 | 적색 점등 |
| 녹색 | 소등 | 녹색 점등 | 녹색 점등 |
인터페이스 모듈의 상태는 출력("ERR NOT")을 통해 전자적으로 표시됩니다. ERR NOT은 5V 출력(TTL 레벨)이며, "Low 신호" = "오류 대기 중", "High 신호" = "오류 없음"을 의미합니다.
오류 신호는 고임피던스 입력에 연결해야 합니다. 입력 임피던스가 너무 낮으면 적색 LED를 통해 전류가 흘러 LED가 발광합니다.
6 기술 원리
6.1 시스템 정밀도
6.1.1 시스템 정밀도
시스템 정밀도는 장파 편차(치수 스케일의 선형도)와 스캐닝 시스템(센서 및 인터페이스 모듈)의 단파 편차(예: 보간 정밀도)로 구성됩니다. 정밀도 값은 실온 20 °C(68 °F) 기준입니다.
장파 편차
치수 스케일의 선형도는 전체 레일 길이에 대해 적용됩니다. 이 길이 범위 내에서 이상적인 스케일 대비 치수 스케일의 편차는 항상 +/- 3 μm 미만입니다.
단파 편차
모든 증분형 거리 측정 시스템은 주기 편차의 영향을 받습니다. 단파 편차라고도 하는 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.
MINISLIDE MSQscale의 단파 편차는 항상 +/- 0.6 μm 범위 내입니다.
시스템 정밀도는 장파 편차와 단파 편차로 결정됩니다
치수 스케일의 선형도는 각 시스템에 대해 기록되며, 고객 요청 시 제공할 수 있습니다. 기록은 항상 특정 가이드 레일을 참조합니다(가이드 레일 번호 참조).
6.2 보간
거리 측정 응용에서 보간이란 아날로그 입력 신호를 더 작은 신호 주기를 가진 디지털 출력 신호로 변환하는 것을 의미합니다. 아날로그 신호에서 직접 카운터 판독 및/또는 위치 판독을 생성할 수 없으므로 이 과정이 필요합니다.
보간 계수는 아날로그 입력 신호에서 디지털 출력 신호까지의 신호 주기 비율을 정의합니다.
보간 과정의 출력은 직교 신호이며, 이는 90° 위상 편이를 가진 두 개의 펄스 파형입니다. 분해능은 직교 신호의 두 엣지 사이의 거리로 정의됩니다.
아날로그 입력 신호(sin, cos, REF)를 디지털 출력 신호(+A, +B, +R)로 보간(빨간색 화살표). 반전 신호는 표시하지 않음:
1. 아날로그 입력 신호: sin, cos, REF
2. 디지털 출력 신호: +A, +B, +Z
3. 후단 전자 장비
4. 보간
5. 신호 처리
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
6.3 디지털 신호 평가
디지털 신호는 두 개의 증분 신호 A와 B 및 기준 신호 R로 구성되며, 후단 전자 장비로 전송됩니다. 이는 간단한 표시 장치, PC 또는 기계 컨트롤러일 수 있습니다.
후단 전자 장비는 신호 엣지를 계수하여 디지털 신호에서 위치 값을 결정합니다. 계수 방향은 신호 A와 B의 위상 관계에 의해 결정됩니다. 평가되는 엣지 수에 따라 다음과 같이 구분합니다:
1. 단일 엣지 평가
각 채널에서 하나의 엣지만 계수합니다. 따라서 하나의 측정 스텝은 하나의 디지털 신호 주기에 해당합니다.
2. 2엣지 평가
한 채널의 상승 및 하강 엣지를 모두 계수합니다. 따라서 하나의 측정 스텝은 디지털 신호 주기의 절반에 해당합니다.
3. 4엣지 평가
두 채널의 상승 및 하강 엣지를 모두 계수합니다. 따라서 하나의 측정 스텝은 디지털 신호 주기의 1/4에 해당합니다.
1. 단일 엣지 평가 2. 2엣지 평가 3. 4엣지 평가
4. 각 경우 하나의 측정 스텝 5. 분해능 6. 디지털 신호 주기
6.3.1 분해능
분해능은 측정 시스템이 측정할 수 있는 최소 위치 변화입니다. 이는 직교 신호의 두 엣지 사이의 거리에 해당합니다. 분해능은 아날로그 신호 주기, 보간 계수 및 평가 방식에 의해 결정됩니다.
분해능 계산 예(A)
| I 보간 계수(기본 설정) | 250 |
| P 입력 신호 주기 | 100 μm |
| E 평가(4엣지) | 계수 = 4 |
A = PI × E = 100 μm250 × 4 = 0.1 μm
6.4 신호 주파수
인터페이스 모듈 출력의 신호 주파수는 이동 속도와 분해능(디지털 모듈) 또는 치수 스케일의 증분(아날로그 모듈)에 따라 달라집니다. 스텝 손실이 없도록 컨트롤러의 최대 입력 주파수가 인터페이스 모듈의 계산된 최대 출력 주파수보다 커야 합니다.
f = vP
f = 주파수(Hz) v = 속도(m/s) P = 증분(m)
6.4.1 아날로그 MINISLIDE MSQscale 계산 예
| v 이동 속도 | 2 m/s |
| P 신호 주기(치수 스케일의 증분에 해당) | 100 μm |
f = vP = 2 m/s100 × 10-6 m = 20,000 Hz = 20 kHz
6.4.2 디지털 MINISLIDE MSQscale 계산 예
디지털 인터페이스 모듈의 최대 출력 주파수는 채널당 8 MHz입니다. 이는 A 신호와 B 신호가 각각 최대 8 MHz의 주파수를 가질 수 있음을 의미합니다. A/B 신호의 4엣지 평가 시 계수율은 32 MHz이며, 이는 분해능 0.1 μm에서 최대 속도 3.2 m/s에 해당합니다.
디지털 MINISLIDE MSQscale의 최대 성능
| v 최대 속도 | 3.2 m/s |
| A 분해능 | 0.1 μm |
| P 디지털 신호 주기(4 × 분해능) | 0.4 μm |
인터페이스 모듈 최대 출력 주파수 계산(컨트롤러에 필요한 최소 입력 주파수 범위에 해당):
f = vP = 3.2 m/s0.4 × 10-6 m = 8,000,000 Hz = 8 MHz
최소 필요 컨트롤러 계수 주파수(4엣지 평가) 계산:
fcount = vA = 3.2 m/s0.1 × 10-6 m = 32,000,000 Hz = 32 MHz
속도 v 계산 예
반대로, 주어진 주파수(예: 선택된 컨트롤러에 의해 제한)에서 속도 또는 분해능을 계산할 수 있습니다.
| f 최대 컨트롤러 입력 주파수 | 1 MHz |
| A 분해능 | 0.1 μm |
| P 디지털 신호 주기(4 × 분해능) | 0.4 μm |
Vmax = f × P = 1 MHz × 0.4 μm = 0.4 m/s