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DATE: 2017/12/31(日)   CATEGORY: 未分類
自作磁気式エンコーダの入門



前回の記事で
磁気式エンコーダって思ったより簡単!!
って思っていただけたかと思います。

それでは
前回学んだことを踏まえて
自作磁気式エンコーダの実装を考えていきましょう。


どうやってエンコーダを作っているのですか??
という質問は多いです。

回答としましては
前回の記事で張り付けたリンク見て
で済みます笑。

強い人達の設計は最高の教材です。
自分みたいな凡人の平凡な設計よりも
多くの工夫やアイデアが隠されています。

じゃあ何故こんなこと書くの?
と言いますと

平凡な設計を通して
設計の際に注意すべきポイント


を考えてもらえればなと思います。

では書いていきます。
※あくまでも凡人の意見です。


今回は機械設計についてです。


前回の記事の通り
磁気式エンコーダを自作するにおいて
重要なことは以下の3つでした。

・磁石とエンコーダICは対面で配置する
・磁石は径方向で極性が分かれているものを使う
・ICのエンコーダの形式を理解しておく


3番目は速度の取得方法がソフトで異なるって話なのでカット!


これらを踏まえて自分が製作した
磁気式エンコーダの断面図を示します。

シン・ウムオエンコーダ部

エンコーダ断面図


自作磁気式エンコーダの設計において
考えられる課題は大きく分けて2つです。

① エンコーダとしての精度
② 磁気の干渉


です。


① エンコーダとしての精度
磁気式エンコーダを自作してきた
多くのマウサーを苦しめている問題。

単純な話
小型な自作エンコーダは
精度よく作ることが難しい
のです

既製品への課金の良さと
自作縛りプレイの楽しさを
噛みしめられるポイントですね☆

これの原因としてよく言われているのは
・磁石の回転の偏心
・磁石の回転中心とエンコーダICの中心とのずれ
・磁石とエンコーダICが水平になっていない
・軽量化の観点から径の小さな磁石を使いがち

等ですかね。

つまり最低限これらを考慮した設計を行えば
幸せな自作磁気式エンコーダライフ
を過ごせるかもしれません。

以下凡人が思いつくハード解決策

・磁石の回転の偏心
→車軸がぶれにくくする構造。ベアリングの支点位置の考慮など

・磁石の回転中心とエンコーダICの中心とのずれ
ICの位置決め冶具。気合のはんだづけ技術など

・磁石とエンコーダICが水平になっていない
IC基板取り付け冶具で垂直出しなど

・軽量化の観点から径の小さな磁石を使いがち
→磁石径を大きくする。初心者はφ4以上をつけとこう


これらの点に関しては設計センス
が問われる部分ですので凡人には難しいですね。

ただこれらの問題を知った上で
強い人の設計を見てみると
ものすごく勉強になります!!



② 磁気の干渉
これはハーフマウスの場合
致命的になる問題です。

小さいということは
可愛いというメリットだけではなく
言い換えると部品と部品が近いということです。

ハーフマウスの場合大きさの関係で
モーターと車軸に取り付けた磁石の距離が
近くなってしまいます。


もちろんモーター内にも磁石が入っています。
そう彼らは運命(磁力)によりひかれ合うんですね

Miceの内でも何度かこの現象に苦しんでいるマウスを見ました。

その対策としてよく用いられるのが
鉄スペーサーで磁気シールドをつくるという方法です。
(公式では推奨された方法ではないらしい)

自分もこの影響を避けるべく
磁石の周りに鉄スペーサーでシールドを作っています。
(断面図参照)


また、車幅の細いマウスを作る場合は
左右のエンコーダ同士の干渉にも気をつけましょう。
自分のマウスは左右のエンコーダの磁気が干渉しました笑。



と基本的なハード注意点は以上な気がします。

まとめますと
① 磁石とICの向き合う精度に気をつかうこと
② 磁気の干渉には気をつけること

ってことですね。

いろいろ書きましたが
実際に作って実験してみないと
まだまだわからないことが多いことも現状です。

みなさんも実際に挑戦してみて
ノウハウを共有していただければ嬉しいですね。


本当に書きたい内容が残ってしまったため
次回に回します。

次回は
磁気式エンコーダについて行った改善点(ソフト)
について書ければなと思います。


ではでは

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