クローズド・ループ・モータ・コントロールによるリアルタイムの帰還と応答
クローズド・ループ・モータ・コントロールは、システムに従ってモータがどのように動作するかだけでなく、実際の条件下でモータがどのように動作しているかについての直接帰還を提供し、この帰還を使用して性能、安全性、効率を向上させます。
モータからの帰還を使用しないモーション・コントロールでは、モータが常に期待どおりに動作することが前提となります。実際には、モータは機械システムの様々な側面の影響を受ける可能性があります。例えば、誤ってロボット・アームにぶつかったり、印刷中に3Dプリンタを持ち上げたりするなど、ユーザ自身がモータの動作に影響を与えることもあります。一般的な条件下においては、ステッピング・モータの位置は決定的で予測可能です。一般的ではない状況に対応するために、モータ帰還システムを実装して、ステッピング・モータ用の強力なサーボ・ドライブ・システムを作成したり、BLDCドライブに位置決め機能を追加したりできます。
モータ・コントロールにおけるクローズド・ループ・システムの構成要素
オープン・ループ・システムとは対照的に、クローズド・ループ・モータ・コントロールは、速度や位置などのモータの実際の状態を帰還することによって、目標の出力条件を自動的に達成し、それを維持するように設計されています。モータ帰還が処理されるときは常に、クローズド・ループ・システムになります。そのため、帰還制御とも呼ばれます。
モータ駆動システムのループを閉じるには、センサーやエンコーダの使用など、様々な方法があります。もう1つのオプションは、モータの電気的動作を感知することです。その理由は、消費電力が軸の負荷に直接関係するためです。アナログ・デバイセズ（ADI）は、より安全で効率的なクローズド・ループ・モータ・コントロール・システムの作成に使用できる様々なセンサーとエンコーダを提供しています。
ホール・センサー：アナログ対デジタル
アナログ・ホール・センサーは、磁界の強さを測定し、それに比例した出力電圧を提供します。ホール・センサーを強力な磁界による損傷から保護するために、アンプは電源の限界に達する前に飽和します。
アナログ・ホール・センサーとは対照的に、デジタル・ホール・センサーは、オンまたはオフの2つの出力のみを提供します。デジタル出力はプリセット基準と比較され、この基準を超えると出力がオンになります。ホール・センサーの出力が基準点を下回っている限り、出力はオフになります。
磁気エンコーダIC
ローターの背面に磁石を配置し、その磁石の近くに磁気センサーICを配置することで、スペースをとらずにローターの絶対位置を示す帰還システムを構築します。磁気エンコーダICは、より高い速度や高分解能を必要とする用途には適していませんが、多くのシステムで許容可能な帰還を備えたコスト効率の高いクローズド・ループ・ソリューションです。アライメント・エラーを避けるためには、センサーICと磁石の両方を正確に取り付けることが重要です。ADI Trinamic™テクノロジは、SensOstep™テクノロジとPANdrive™スマート・モータでプラグ・アンド・プレイ・ソリューションを提供します。
インクリメンタル・エンコーダ
インクリメンタル・エンコーダを使用すると、モータの位置を追跡し、その速度を特定できます。インクリメンタル・エンコーダは、エンコーダ・ディスクと光学センサーを使用して、インクリメンタル・ステップごとに出力信号を生成することでモータ帰還を提供します。そのため、光エンコーダとも呼ばれます。
通常、インクリメンタル・エンコーダには、AとBの2つの出力信号があります。これらは、エンコーダの回転と方向を検出できるように、互いに90度オフセットして取り付けられています（Aの前にB、またはBの前にA）。1回転につき1回だけ現れる基準点として、3つ目の出力信号を追加できます。
電流検出
電流検出は、電流を検出して変換し、目的の方向の電流に正比例する出力電圧を生成します。シャントまたはホール効果電流センサーを使用して、ハイサイド、インライン、またはボトムのいずれかで電流を検出できます。検出された値は、システム動作の監視など、後で使用するために保存することもできます。これにより、コスト効率が高く、信頼性に優れた方法で電流を検出し、機器の状態の監視、安全性の向上、異常な動作の検出に役立てることができます。