구적 엔코더를 DAQ 디바이스에 연결하기

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시작하기 전의 주의사항

본 문서에서는 구적 엔코더 측정을 위해 NI DAQ 디바이스를 설정하고 연결하는 방법을 단계별로 설명합니다. NI DAQ 하드웨어 사용을 시작하기 전에 반드시 어플리케이션 개발 환경과 NI-DAQmx 드라이버 소프트웨어를 설치해야 합니다. 더 자세한 정보는 LabVIEW 및 NI-DAQmx 문서를 참조하십시오.

구적 엔코더 측정의 기본 사항

NI 다기능 DAQ 디바이스, 디지털 I/O C 시리즈 모듈이 있는 NI CompactDAQ 섀시, 또는 NI 카운터/타이머 디바이스를 사용하여 구적 엔코더 (각 엔코더라고도 불림)로 위치 측정을 수행할 수 있습니다. 각 디바이스의 카운터는 X1, X2, 또는 X4 각 엔코더로 각 위치를 측정할 수 있습니다. 구적 엔코더는 엔코더의 축이 회전하는 동안 두 신호가 펄스를 발생시키도록 합니다. 이러한 신호는 신호 A (또는 채널 A)와 신호 B (또는 채널 )이며, 각각은 일반적으로 TTL 디지털 신호입니다.

카운터

X 시리즈 디바이스와 CompactDAQ 섀시에는 4개의 범용 32 비트 카운터/타이머가 있습니다. M 시리즈 디바이스 및 일부 DAQ 디바이스에는 두 개의 카운터/타이머가 있습니다. 이같은 범용 카운터/타이머는 5 V TTL 디지털 신호를 사용하며, 다양한 측정과 펄스 생성 어플리케이션에 범용 카운터/타이머를 사용할 수 있습니다. 그림 1은 X 시리즈 디바이스의 카운터 0입니다.

그림 1. X 시리즈 디바이스의 카운터 0

4개의 카운터는 동일합니다. 카운터에는 8개의 입력 채널이 있지만, 대부분의 어플리케이션에서는 이 중 몇 개의 입력만을 사용합니다. 카운터마다 버퍼 있는 수집과 생성에 사용되는 FIFO가 하나 있습니다.

코드화

채널 A와 B는 90도로 오프셋되며, 이는 엔코더가 움직이는 방향을 결정합니다. 구적 사이클에서 채널 A가 채널 B보다 선행하면 카운터는 증가합니다. 구적 사이클에서 채널 B가 채널 A보다 선행하면 카운터는 감소합니다. 사이클당 증가 및 감소의 양은 X1, X2, X4 등 인코딩 타입에 따라 다릅니다.

X1 인코딩

그림 2는 구적 주기와 X1 인코딩의 증감을 보여줍니다. 채널 A가 채널 B를 선행할 때, 채널 A의 상승 에지에서 증가가 발생합니다. 채널 B가 채널 A를 선행할 때, 채널 A의 하강 에지에서 감소가 발생합니다.

그림 2. X1 인코딩

X2 인코딩

어느 채널이 어느 채널을 앞서느냐에 따라 채널 A의 각 엣지에서 카운터가 증감한다는 것을 제외하고 X2 인코딩에도 동일한 동작이 적용됩니다. 각 주기는 그림 3에서와 같이 두 개의 증가 또는 감소가 나타납니다.

그림 3. X2 인코딩

X4 인코딩

유사하게, X4 인코딩에서도 채널 A와 B의 각 채널의 엣지에서 비슷한 증감이 일어납니다. 카운터가 증가하느냐 감소하느냐 여부는 어떤 채널이 선행하느냐에 따라 달라집니다. 각 주기는 그림 4에서와 같이 네 개의 증가 또는 감소가 나타납니다.

그림 4. X4 인코딩

채널 Z 동작

일부 구적 엔코더는 채널 Z라는 세 번째 채널을 가지고 있으며, 이 채널을 인덱스 채널이라고도 합니다. 채널 Z의 하이 레벨은 카운터를 구적 사이클의 지정된 위상의 지정된 값으로 다시 로드하도록 합니다. 구적 사이클의 4개 위상 중 하나에서 다시 로드가 발생하도록 프로그램을 만들 수 있습니다.

채널 Z 동작, 즉 하이로 변하여 얼마동안 하이 상태에서 있는지는 구적 엔코더의 설계에 따라 다릅니다. 채널 A 및 B에 대한 채널 Z의 타이밍을 알려면 구적 엔코더의 설명서를 참조하십시오. 다시 로드하려고 지정한 위상의 구간에서는 채널 Z가 하이 상태에 있도록 해야 합니다. 예를 들어 그림 5에서 채널 Z는 채널 A가 하이이고 채널 B가 로우일 때 하이가 되지 않습니다. 그러므로 다시 로드하는 것은 다른 위상에서 발생해야 합니다.

그림 5에서 다시 로드되는 위상은 채널 A와 채널 B가 둘 다 로우가 될 때입니다. 이 위상이 참이고 채널 Z가 하이가 될 때 다시 로드가 발생합니다. 증가하고 감소하는 것은 다시 로드하는 것보다 우선순위가 높습니다. 그러므로 채널 B가 로우로 변하고 다시 로드할 수 있는 위상으로 들어갈 때, 먼저 증가가 발생합니다. 다시 로드할 수 있는 위상이 참이 된 후, 다시 로드는 하나의 최대 타임베이스 주기 내에서 발생합니다. 다시 로드가 발생하면, 카운터는 이전처럼 카운팅을 계속합니다. 아래 그림은 X4 디코딩으로 채널 Z가 다시 로드되는 것을 보여줍니다.

그림 5. X4 디코딩으로 채널 Z 다시 로드

DAQ 디바이스 핀출력 확인하기

신호를 연결하기 전에 디바이스 핀출력을 찾습니다.

  1. Measurement & Automation Explorer (MAX)를 열고 디바이스와 인터페이스를 확장합니다.
  2. 디바이스 이름에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭한 후 "디바이스 핀출력"을 선택합니다. 참고로 커넥터 핀출력 아래의 표에는 카운터 입력과 관련된 정보가 포함됩니다.

그림 6. 디바이스 터미널 도움말

다음의 터미널 유형은 구적 엔코더 측정에 해당됩니다.

  • CTR x A: 구적 엔코더 채널 A ― 채널 A와 채널 B는 엔코더가 움직이는 방향을 결정합니다.
  • CTR x B: 구적 엔코더 채널 B ― 채널 A와 채널 B는 엔코더가 움직이는 방향을 결정합니다.
  • CTR x Z: 구적 엔코더 인덱스― 채널 Z의 하이 레벨은 카운터를 구적 사이클의 지정된 위상의 지정된 값으로 다시 로드하도록 합니다.
  • PFI x: 프로그램가능한 함수 인터페이스― PFI 라인은 카운터 입출력 또는 DAQ 디바이스의 다른 디지털 신호로 라우팅되는 TTL 디지털 I/O 라인입니다. 핀출력 다이어그램 아래의 표를 참조하여 카운터 입력에 해당되는 PFI 라인 목록을 확인하십시오.
  • D GND: 디지털 접지 ― 디지털 I/O, 카운터, PFI 라인에 대한 접지 참조를 나타냅니다.

구적 엔코더 측정 설정하기

MAX를 사용하여 측정 시스템 셋업의 정확도를 신속하게 검증할 수 있습니다. NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 사용하여 프로그래밍 없이 구적 엔코더 측정을 설정할 수 있습니다. 버추얼 채널은 이름, 물리적 채널, 터미널 연결, 측정 또는 생성의 타입, 스케일 정보 등을 포함하는 디바이스 속성 설정의 모음을 표현할 때 사용되는 NI-DAQmx 드라이버 아키텍처의 개념입니다.

다음 단계를 따라 시작하십시오.

  1. MAX가 열린 상태에서, 채널 및 태스크 관리를 선택하고 새로 생성을 클릭합니다.
  2. NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 선택하고 다음을 클릭합니다.
  3. 신호 수집≫카운터 입력≫위치≫각을 선택합니다.

그림 7. NI-DAQmx 버추얼 채널 생성하기

  1. 엔코더를 연결할 물리적 채널을 선택합니다. 물리적 채널은 아날로그나 디지털 신호를 측정하거나 생성할 수 있는 터미널 또는 핀입니다.

그림 8. 디바이스의 물리적 채널

  1. 다음을 클릭하고 글로벌 버추얼 채널의 이름을 입력하거나 기본값을 그대로 둡니다.
  2. 종료를 클릭하면 MAX에서 다음의 화면을 볼 수 있게 됩니다.

그림 9. MAX에서 각도 위치 채널 설정하기

  1. 셋팅 탭에서, 회전 당 펄스 (Pulses / Rev)를 입력합니다. 이 값은 A 신호와 B 신호 모두의 펄스 개수의 합계가 아니라 A 신호 또는 B 신호 중 하나의 펄스 개수입니다.
  2. 초기 각은 엔코더의 시작 각입니다. 이 값은 사용자가 단위에 지정한 단위로 나타납니다.
  3. Z 인덱스 활성화는 측정을 위해 z 인덱싱을 지원하는지 여부를 지정합니다.
  4. Z 인덱스 값은 신호 Z가 하이 상태이고 신호 A와 신호 B가 Z 인덱스 위상에 지정한 상태일 때 측정을 리셋하는 값을 단위로 지정합니다.
  5. 디코딩 타입을 선택하여 신호 A와 신호 B에 엔코더가 생성하는 펄스를 카운트하고 해석하는 방법을 지정하십시오. 두 펄스 카운팅은 구적 엔코더에는 유효하지 않습니다. X2와 X4 디코딩은 X1 인코딩보다 위치의 작은 변화에 보다 민감하며 X4가 가장 민감합니다.

구적 엔코더를 디바이스에 연결하기

다음 단계는 구적 엔코더를 DAQ 디바이스에 물리적으로 연결하는 것입니다.

  1. MAX의 각 위치 글로벌 채널의 셋팅 탭에서, 신호 연결을 참조하십시오. 물리적 채널 및 Z 인덱싱 활성화 여부에 따라, MAX는 구적 엔코더 신호를 연결해야 할 PFI 터미널을 디스플레이합니다. 카운터 (및 PFI) 입력 연결은 D GND를 참조합니다.
  2. A, B, (옵션) Z, 및 COM 신호를 연결하기 위해 디바이스 핀출력, MAX, 및 아래의 다이어그램을 참조하십시오. 엔코더에 문서가 있을 수 있습니다.

그림 10. 구적 엔코더 입력 신호 연결

신호 테스트하기

NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 사용하면 측정을 미리 확인할 수 있습니다.

  1. MAX가 열린 상태에서, NI-DAQmx 글로벌 채널 탭을 클릭하고 실행 버튼을 클릭합니다. 화면의 상단에 디스플레이된 측정의 각도 위치 값을 확인할 수 있습니다.

그림 11. MAX에서 각도 위치 측정 미리 보기

또한 미래에 설정 화면을 참조하고자 하는 경우 NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 저장하는 옵션도 있습니다.

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