Comment fonctionne un codeur de position ?

UN encodeur Il s'agit d'un capteur qui transforme un mouvement mécanique en un signal électrique pouvant être interprété par un automate programmable, un convertisseur de fréquence, un servocontrôleur, un compteur, un système d'acquisition de données ou un ordinateur industriel.

On l'appelle aussi encodeur de position, bien que dans l'environnement industriel actuel le terme encodeur.

Selon sa conception, un encodeur peut fournir des informations sur :

• La position angulaire d'un axe.
• La position linéaire d'un élément mobile.
• Le déplacement effectué.
• La direction du mouvement.
• La vitesse de rotation ou de déplacement.
• Le nombre de tours effectués.
• Accélération, calculée à partir de la variation de vitesse.

Comprendre le fonctionnement d'un encodeur vous permet de choisir correctement sa technologie, sa résolution, son interface de sortie et son système de montage.

Les codeurs sont des composants fondamentaux de l'automatisation industrielle, de la robotique, des machines CNC, des servomoteurs, des ascenseurs, des grues, des éoliennes, des lignes de production, des machines d'emballage, des systèmes d'impression et des équipements de mesure.

En termes simples, un encodeur est le dispositif qui permet à une machine de savoir l'amplitude du déplacement d'un axe, la direction de ce déplacement et, dans certains modèles, sa position exacte..

Comment fonctionne un encodeur ?

Le principe de fonctionnement général d'un codeur consiste à déplacer un motif physique fixé à l'élément dont la position doit être mesurée.

Dans un encodeur rotatif, Ce motif se trouve généralement sur un disque fixé à l'arbre. codeur linéaire, Elle est placée sur une règle, un ruban à mesurer ou une échelle qui se déplace longitudinalement.

Le motif comporte des zones distinctes détectables par une tête de lecture fixe. Selon la technologie utilisée, ces zones se distinguent par leurs propriétés :

• Opticiens.
• Magnétique.
• Inductif.
• Capacitif.
• Électrique ou par contact.

Lorsque le disque ou la règle se déplace, la tête détecte les changements successifs du motif. L'électronique interne traite ces signaux et les convertit en impulsions, en signaux sinusoïdaux ou en mots numériques représentant le mouvement ou la position.

Le système ne mesure pas nécessairement la position par contact direct. Dans la plupart des codeurs industriels modernes, la lecture est effectuée sans contact, ce qui réduit l'usure et prolonge la durée de vie.

Que mesure un encodeur ?

La quantité qu'un encodeur mesure directement est la position ou le déplacement. Cependant, d'autres variables liées au mouvement peuvent également être calculées à partir de son signal.

Position

La position peut être angulaire, généralement exprimée en degrés, en tours ou en comptes, ou linéaire, exprimée en millimètres, en micromètres ou en autres unités de longueur.

Déplacement

Dans un codeur incrémental, le déplacement est obtenu en comptant les impulsions générées pendant le mouvement.

Vitesse

La vitesse est déterminée en mesurant la fréquence des impulsions ou le temps écoulé entre deux impulsions consécutives.

Direction du mouvement

La direction est déterminée en comparant deux signaux qui sont en opposition de phase, généralement appelés canaux A et B.

Accélération

L'accélération se calcule à partir de la variation de vitesse au fil du temps. Il ne s'agit pas d'une donnée de sortie directe du codeur, mais d'une valeur calculée par le système de contrôle.

Encodeur rotatif et encodeur linéaire

Les encodeurs peuvent être classés selon le type de mouvement qu'ils sont conçus pour mesurer.

Encodeur rotatif

UN encodeur rotatif Il mesure la rotation d'un arbre. L'élément de mesure est généralement un disque fixé à l'arbre et divisé en secteurs ou pistes codés.

Cela vous permet de savoir :

• L'angle a tourné.
• La position angulaire.
• La vitesse de rotation.
• Le sens de rotation.
• Le nombre de révolutions.

Il s'agit du type d'encodeur le plus courant dans les moteurs, les servomoteurs, les réducteurs, les robots, les machines CNC, les ascenseurs et les systèmes de positionnement.

Encodeur linéaire

UN codeur linéaire Il mesure le déplacement d'un élément le long d'une trajectoire rectiligne.

Utilisez une règle, une échelle optique, une bande magnétique ou un motif linéaire au lieu d'un disque. La tête de lecture se déplace par rapport à cette échelle, ou l'échelle se déplace par rapport à la tête.

Il est principalement utilisé dans :

• Machines-outils.
• Tables de positionnement.
• Équipement de métrologie dimensionnelle.
• Vérins et actionneurs linéaires.
• Systèmes de découpe.
• Imprimantes et machines graphiques.
• Applications de positionnement de haute précision.

Encodeur incrémental : fonctionnement et signaux

UN codeur incrémental Il génère des impulsions lors des mouvements. Chaque impulsion représente un certain incrément de position, mais n'identifie pas à elle seule une position absolue.

La position est calculée en comptant les impulsions à partir d'un point de départ connu.

Dans un codeur optique incrémental, le disque comporte des secteurs transparents et opaques répartis uniformément. Une source lumineuse est située sur une face du disque et un photodétecteur sur la face opposée.

Lorsque le disque tourne, la séquence suivante se produit :

1. Une zone transparente permet à la lumière d'atteindre le détecteur.
2. Une zone opaque interrompt le faisceau lumineux.
3. Le photodétecteur bascule entre deux niveaux électriques.
4. L'électronique conditionne le signal.
5. Le signal de sortie se transforme en train d'impulsions.
6. Le contrôleur compte les impulsions pour calculer le déplacement.

Le nombre d'impulsions générées par tour dépend de la résolution du disque codé.

Canaux A et B d'un codeur incrémental

Un codeur à signal unique peut compter les impulsions, mais il ne peut pas déterminer directement le sens de rotation. Le même type d'impulsion est généré, que l'arbre tourne dans le sens horaire ou antihoraire.

Pour résoudre ce problème, la plupart des codeurs incrémentaux industriels intègrent deux signaux appelés Chaîne A et Chaîne B.

Les deux signaux ont la même fréquence, mais sont électriquement déphasés de 90°, soit un quart de cycle. Cette configuration est appelée quadrature.

Le contrôleur détermine la direction en observant lequel des deux signaux change en premier :

• Si le canal A se déplace devant le canal B, l'arbre tourne dans un sens.
• Si le canal B se déplace devant le canal A, l'arbre tourne dans le sens inverse.

La direction spécifique attribuée à chaque séquence dépendra de l'assemblage mécanique, du côté sous lequel l'axe est observé et de la configuration du système de commande.

L'utilisation de deux signaux en opposition de phase permet à un compteur bidirectionnel d'additionner les impulsions dans un sens et de les soustraire lorsque le mouvement change de direction.

Canal Z, index ou référence

En plus des canaux A et B, de nombreux codeurs incrémentaux intègrent un troisième signal appelé :

• Chaîne Z.
• Indice.
• Momentum nul.
• Impulsion de référence.
• Impulsion du marqueur.

Le canal Z génère généralement une seule impulsion par tour. Son rôle est de fournir une référence angulaire répétitive.

Ce signal est utilisé pour :

• Effectuer une recherche d'origine machine.
• Synchronisez le compteur.
• Vérifier qu'une révolution a été achevée.
• Corrigez les écarts cumulés.
• Établir une position de référence mécanique.

Le canal Z ne convertit pas du tout le codeur incrémental. Il fournit uniquement un repère connu une fois par tour. Tant que l'axe n'a pas atteint ce repère, le système ne connaît pas sa position de référence.

Que se passe-t-il si un codeur incrémental est déconnecté ?

Le codeur incrémental ne stocke pas intrinsèquement la position. Il génère des informations sur le mouvement, mais la position cumulée est obtenue de l'extérieur à l'aide d'un compteur.

En cas de coupure de courant et de perte de la valeur enregistrée par le contrôleur, la position devient inconnue. Lors du redémarrage de la machine, une opération de référencement est généralement nécessaire. retour au nid.

Une erreur de positionnement peut également se produire si :

• Une impulsion est perdue en raison d'interférences.
• Le disque optique est contaminé.
• Le câble est rompu.
• La fréquence de sortie dépasse la capacité du compteur.
• L'axe se déplace même lorsque le système de lecture est déconnecté.

Dans les systèmes critiques, on peut utiliser des compteurs à mémoire non volatile, des alimentations de secours ou des routines de référence périodiques. Ces mesures relèvent du système de contrôle et ne convertissent pas la mesure incrémentale en une mesure absolue.

Encodeur absolu : comment ça marche

UN encodeur absolu Elle confère une valeur unique à chaque position sur son parcours.

Au lieu de simplement générer une séquence d'impulsions, il délivre un mot numérique qui représente directement la position de l'axe ou de la règle par rapport à une référence interne.

Dans un codeur optique absolu, le disque comporte plusieurs pistes concentriques. Chaque piste représente un bit et contient des secteurs transparents et opaques répartis selon un code spécifique.

Un réseau de photodétecteurs lit simultanément toutes les pistes. La combinaison des états détectés forme un mot numérique différent pour chaque position.

Le nombre de postes disponibles est calculé à l'aide de :

Où n est le nombre de bits de l'encodeur.

La résolution angulaire théorique peut être calculée à l'aide de :

Par exemple, un encodeur absolu 12 bits divise une révolution complète en 4 096 positions :

Un codeur absolu conserve-t-il sa position en l'absence d'alimentation électrique ?

Un codeur absolu n'a pas besoin de compter tous les mouvements effectués à partir d'une origine donnée pour déterminer sa position. Lorsqu'il reçoit un signal, il lit le code correspondant à la position actuelle et fournit immédiatement cette valeur.

Cela signifie que, même s'il a été déconnecté, il peut retrouver sa position angulaire dès qu'il est de nouveau alimenté.

Il est toutefois nécessaire de faire la distinction entre les codeurs absolus à un seul tour et ceux à plusieurs tours.

Encodeur absolu monotour ou monotour

Un encodeur absolu tour unique détermine la position exacte au sein d'une révolution.

Par exemple, un encodeur monotour 12 bits peut distinguer 4 096 positions sur 360°, mais il n’indique pas le nombre de tours complets effectués.

Encodeur multitours ou encodeur absolu multitours

Un encodeur absolu tour multiple Elle détermine la position au sein d'une révolution et compte également le nombre de révolutions effectuées.

Le registre multitours peut être obtenu par :

• Engrenages internes.
• Compteurs électroniques à piles.
• Systèmes de récupération d'énergie.
• Technologies magnétiques ou électroniques sans piles.

Un codeur multitours convient lorsque l'arbre peut effectuer plusieurs tours et qu'il est nécessaire de maintenir la position globale, comme dans les grues, les ascenseurs, les broches, les vannes, les robots et les systèmes de stockage automatiques.

Pourquoi les codeurs absolus utilisent-ils le code Gray ?

Dans un disque absolu encodé en binaire naturel, plusieurs bits peuvent changer simultanément lors du passage d'une position à l'autre.

Par exemple:

Durant cette transition, trois bits changent. Comme les capteurs ne basculent pas exactement au même instant, une combinaison intermédiaire incorrecte peut être obtenue pendant une fraction de seconde.

Il Code Gray Cela réduit l'ambiguïté car un seul bit change entre deux positions consécutives.

Son principal avantage dans un codeur absolu est de réduire les erreurs liées à la transition entre positions adjacentes.

Le code Gray n'est pas, en soi, un code de détection d'erreurs de transmission. Pour transmettre des données de position sur un câble industriel, il est nécessaire d'utiliser des protocoles intégrant des contrôles supplémentaires.

Différence entre les codeurs incrémentaux et absolus

La différence fondamentale réside dans le type d'informations fournies par chaque encodeur.

Quand faut-il choisir un encodeur incrémental ?

Un codeur incrémental est une solution appropriée lorsque :

• Une routine de référence est disponible.
• Il faut mesurer en priorité la vitesse.
• Le coût est un facteur important.
• Le système peut stocker le compteur en externe.
• Il n'y a aucun risque de déplacement lorsque la machine est déconnectée.

Quand faut-il choisir un encodeur absolu ?

Un encodeur absolu est préférable lorsque :

• La position doit être connue immédiatement après le début.
• Il n'est pas possible d'effectuer une recherche de source.
• L'axe peut être déplacé même lorsque l'équipement est éteint.
• Une mauvaise position peut causer des dommages.
• Il faut connaître le nombre total de tours.

Comment fonctionne un encodeur optique

La technologie optique est l'une des plus utilisées lorsqu'une bonne résolution, une grande précision et une bonne répétabilité sont requises.

Un codeur optique est généralement composé des éléments suivants :

1. Un arbre ou un élément mobile.
2. Un disque ou une balance codée.
3. Une source lumineuse, généralement une LED.
4. Un système optique ou une lentille collimatrice.
5. Un ou plusieurs photodétecteurs.
6. Un circuit de conditionnement.
7. Un étage de sortie ou une interface de communication.

Source de lumière

La source lumineuse illumine le motif codé. On utilise généralement une LED en raison de sa petite taille, de son temps de réponse rapide et de sa longue durée de vie.

Le système peut intégrer une lentille pour diriger le rayonnement sur le disque et obtenir un faisceau bien défini.

disque optique ou échelle

L'élément codé peut être fabriqué en :

• Verre.
• Métal.
• Matière plastique.
• Film souple.
• Règle de précision.

Le verre permet d'obtenir des motifs très stables et précis, mais il est plus sensible aux chocs. Les disques métalliques offrent une meilleure résistance mécanique, bien que leur procédé de fabrication et leur planéité puissent limiter la résolution atteignable.

photodétecteur

Le photodétecteur convertit la lumière reçue en un signal électrique. On peut utiliser une photodiode, un phototransistor ou une matrice de photodétecteurs.

Le signal du détecteur d'origine n'est pas toujours parfaitement carré. Il peut avoir une forme approximativement sinusoïdale en raison de la taille du faisceau, de la géométrie de la fente et de la réponse du système optique.

L'électronique interne amplifie, filtre et compare le signal pour obtenir des niveaux de sortie correctement définis.

Électronique de conditionnement

L'électronique de l'encodeur peut effectuer des fonctions telles que :

• Amplification du signal du photodétecteur.
• Compensation des variations d'intensité.
• Comparaison à l'aide de seuils.
• Génération d'ondes carrées.
• Interpolation de signaux sinusoïdaux.
• Correction d'erreurs.
• Conversion du code Gray.
• Communication avec le système de contrôle.

Encodeur optique transmissif

Dans un codeur optique transmissif, la source lumineuse et le détecteur sont situés de part et d'autre du disque.

Les zones transparentes laissent passer la lumière, tandis que les zones opaques la bloquent. Il s'agit d'une configuration courante pour les codeurs rotatifs de précision.

Encodeur optique réfléchissant

Dans un codeur optique à réflexion, la source lumineuse et le détecteur sont situés du même côté.

Le disque ou l'échelle comporte des zones réfléchissantes et non réfléchissantes. La quantité de lumière réfléchie varie selon la position, ce qui permet de détecter les mouvements.

Encodeurs optiques basés sur les franges de Moiré

Les codeurs optiques haute résolution peuvent utiliser deux réseaux ou échelles superposés. Lorsque l'un se déplace par rapport à l'autre, des franges d'interférence apparaissent, appelées rayures moirées.

Un léger changement d'échelle rend plus visible le mouvement des rayures observées. Cela permet de détecter de très petits déplacements et d'interpoler les positions entre les divisions physiques du motif.

Cette technique peut être appliquée aux codeurs linéaires et rotatifs.

Avantages de l'encodeur optique

• Haute résolution.
• Bonne précision.
• Excellente répétabilité.
• Absence de contact mécanique.
• Faible hystérésis.
• Capacité à générer des signaux incrémentaux ou absolus.
• Possibilité d'interpolation.
• Bonne réactivité à haute vitesse.

Limitations de l'encodeur optique

La qualité de la mesure peut être affectée par :

• Poussière.
• Huile.
• Fumée.
• Condensation.
• Humidité interne.
• Désalignement optique.
• Vibrations ou impacts.
• Détérioration du disque.
• Variations de température excessives.
• Dégradation des éléments optoélectroniques.

Ces limitations ne signifient pas qu'un codeur optique ne peut pas être utilisé dans l'industrie. Les modèles industriels modernes intègrent des boîtiers étanches, des roulements, des optiques protégées, une compensation électronique et des indices de protection appropriés.

Le choix doit être effectué en fonction de l'environnement d'installation réel.

Autres technologies d'encodage

Bien que la technologie optique soit l'une des plus connues, il existe d'autres principes de mesure adaptés à des conditions environnementales ou à des exigences spécifiques.

Encodeur magnétique

UN encodeur magnétique Il utilise un aimant, un engrenage ferromagnétique ou un anneau à pôles magnétiques alternés.

Le champ magnétique peut être détecté par :

• Capteurs à effet Hall.
• Capteurs magnétorésistifs.
• Capteurs magnétorésistifs anisotropes.
• Capteurs magnétorésistifs à effet tunnel.
• Bobines inductives.
• Capteurs à effet Wiegand.

L'orientation ou l'intensité du champ change lorsque l'axe tourne. L'électronique traite les signaux résultants pour calculer l'angle ou générer des impulsions incrémentales.

Ses principaux avantages sont :

• Bonne résistance à la poussière et à l'huile.
• Tolérance aux vibrations.
• Construction compacte.
• Fonctionnement sans contact.
• Adaptation aux engins mobiles et aux environnements industriels.

Parmi ses limitations figurent l'influence possible des champs magnétiques externes, la nécessité de contrôler la distance entre l'aimant et le capteur, et, dans certaines conceptions, une précision inférieure à celle d'un codeur optique équivalent.

Encodeur inductif

UN codeur inductif Il génère un champ électromagnétique à l'aide de bobines. Le déplacement d'un élément ou d'un motif conducteur modifie le couplage, l'inductance ou les courants induits.

L'électronique mesure ces variations et détermine la position.

Ses principales caractéristiques sont :

• Fonctionnement sans contact.
• Bonne résistance à la saleté, à l'humidité et aux vibrations.
• Absence d'éléments optiques.
• Adapté aux applications industrielles exigeantes.
• Bonne stabilité mécanique.

Il ne faut pas confondre un codeur inductif avec un résolveur, bien que les deux utilisent des phénomènes électromagnétiques pour mesurer une position angulaire.

Encodeur capacitif

UN encodeur capacitif Il comporte des électrodes fixes et mobiles. Le mouvement modifie périodiquement la capacité électrique entre elles.

L'électronique mesure ces variations et calcule la position.

Ses principales caractéristiques sont les suivantes :

• Faible consommation.
• Construction compacte.
• Bonne résolution.
• Immunité aux champs magnétiques.

L’humidité, les variations de distance, la contamination diélectrique et les capacités parasites doivent être contrôlées par une conception et une étanchéité appropriées.

codeur mécanique ou à contact

Dans un codeur mécanique, des balais se déplacent sur des secteurs conducteurs et isolants.

Son principal avantage est qu'il peut générer des signaux électriques de forte amplitude sans nécessiter de système optique complexe.

Cependant, elle présente des limitations importantes :

• Usure mécanique.
• Rebond des contacts.
• Limitation de vitesse.
• Durée de vie plus courte.
• Risque de perte de contact due aux vibrations.

C’est pourquoi il est principalement utilisé dans les commandes de panneaux, les sélecteurs et les applications à basse vitesse, et beaucoup moins dans le positionnement industriel de précision.

Comparaison des technologies d'encodage

Résolution d'un encodeur incrémental

Dans les codeurs incrémentaux rotatifs, la résolution est généralement exprimée par :

• PPR : impulsions par révolution.
• Impulsions par tour.
• Lignes par tour.
• RCP : comptes par révolution.

Il convient toujours de vérifier la définition utilisée par le fabricant, car les termes PPR et CPR ne sont pas utilisés de la même manière dans tous les catalogues.

Dans un encodeur avec signaux A et B, le contrôleur peut compter :

• Une arête par période : décodage ×1.
• Deux bords par période : décodage ×2.
• Les quatre flancs de A et B : décodage ×4.

Par exemple, un codeur 1,024 PPR peut fournir jusqu'à 4,096 comptes par tour lors de la lecture des quatre fronts des signaux A et B.

L'augmentation du nombre de comptages ne doit pas être confondue avec une amélioration correspondante de la précision. La résolution numérique et la précision mécanique sont des spécifications différentes.

Résolution, précision et répétabilité

L'une des erreurs les plus fréquentes lors du choix d'un encodeur est de supposer qu'une haute résolution implique automatiquement une haute précision.

Ce ne sont pas des concepts équivalents.

Résolution

Il s'agit du plus petit incrément de position que peut représenter la sortie de l'encodeur.

Précision

Il s'agit de la proximité entre la position indiquée par l'encodeur et la position réelle.

Répétabilité

Il s'agit de la capacité de l'encodeur à indiquer la même valeur lorsque l'arbre revient plusieurs fois à une position spécifique.

Linéarité

Cela indique dans quelle mesure la relation entre la position réelle et la position mesurée s'écarte d'une réponse idéale.

Un codeur peut offrir des millions de comptages par tour et pourtant présenter des erreurs mécaniques, optiques ou électroniques supérieures à la taille d'un comptage.

La précision finale peut être affectée par :

• Excentricité du disque.
• Jeu de l'essieu.
• Qualité des roulements.
• Erreur de modèle encodé.
• Désalignement.
• Erreur d'interpolation.
• Température.
• Flexibilité du couplage.
• Erreurs d'assemblage.

Comment calculer la vitesse avec un encodeur

La vitesse peut être calculée en comptant les impulsions pendant un intervalle de temps ou en mesurant la période entre deux impulsions consécutives.

Si un encodeur génère N impulsions par tour et une fréquence est mesurée f, La vitesse peut être calculée à l'aide de :

Par exemple, pour un codeur avec 1 000 impulsions par tour et une fréquence de sortie de 20 000 Hz :

Lors de l'utilisation du décodage en quadrature ×4, il faut définir correctement si la valeur N représente des impulsions, des périodes ou des comptes.

À haute vitesse, il est également nécessaire de vérifier que la fréquence de sortie maximale ne dépasse pas la fréquence d'entrée autorisée par l'automate programmable, le compteur, le variateur ou le servocontrôleur.

Signaux de sortie et interfaces

Il ne faut pas confondre la technologie interne de l'encodeur avec son interface électrique.

Deux codeurs optiques fonctionnant selon un principe de lecture similaire peuvent utiliser des sorties complètement différentes.

Sorties de l'encodeur incrémental

• Pousser-tirer.
• HTL.
• TTL.
• Pilote de ligne différentiel RS-422.
• Collectionneur ouvert.
• NPN.
• PNP.
• Sinus et cosinus de 1 Vpp.
• Signaux différentiels A, /A, B, /B, Z et /Z.

Les signaux différentiels sont particulièrement recommandés pour les longs câbles ou dans les environnements sujets aux interférences, car ils permettent au récepteur de rejeter le bruit qui affecte les deux conducteurs de manière similaire.

Interfaces d'encodeur absolu

• Sortie parallèle.
• SSI.
• BiSS-C.
• CANopen.
• SAE J1939.
• Liaison E/S.
• EtherCAT.
• PROFINET.
• EtherNet/IP.
• Interfaces propriétaires pour servomoteurs et variateurs.

L'interface doit être compatible avec le pilote et avoir une vitesse de mise à jour suffisante pour la dynamique de l'application.

Comment choisir un encodeur

La sélection doit commencer par les besoins mécaniques et métrologiques de l'application, et non pas seulement par le nombre d'impulsions ou de bits.

Type de mouvement

Il faut déterminer s'il sera mesuré :

• Mouvement rotatif.
• Mouvement linéaire.
• Un seul tour.
• Plusieurs tours.
• Position relative.
• Position absolue.

Résolution requise

La résolution doit être suffisante pour le contrôle requis. Augmenter sans discernement le nombre de comptages peut accroître la fréquence de sortie et la charge du système sans améliorer la précision réelle.

Précision et répétabilité

Dans les systèmes de positionnement, la précision spécifiée par le fabricant doit être vérifiée, notamment lorsque des réductions mécaniques, des engrenages ou des broches sont impliqués.

Vitesse maximale

Il est nécessaire de vérifier :

• La vitesse mécanique maximale de l'encodeur.
• La fréquence de sortie maximale.
• La capacité du comptoir.
• Le temps de cycle de l'automate programmable.
• La vitesse du bus de communication.

Type d'axe

Les principaux formats mécaniques sont :

• Arbre solide.
• Arbre creux.
• Arbre creux.
• Arbre creux borgne.
• Encodeur sans roulements.
• Encodeur modulaire.
• Kit d'encodeur pour intégration dans un moteur.

Charges sur l'axe

Les charges radiales et axiales admissibles ne doivent pas être dépassées. Un accouplement flexible est généralement utilisé pour compenser les petits défauts d'alignement sans transmettre de contraintes excessives aux paliers.

Conditions environnementales

Les points suivants doivent être pris en considération :

• Température de fonctionnement.
• Présence de poussière.
• Eau et humidité.
• Huile.
• Produits chimiques.
• Condensation.
• Vibration.
• Collisions.
• Champs magnétiques.
• Risque d'explosion.
• Indice de protection IP.

Alimentation et signal de sortie

Avant de connecter l'encodeur, les points suivants doivent être vérifiés :

• Tension d'alimentation.
• Consommation.
• Type de sortie.
• Niveau logique.
• Nombre de fils.
• Longueur maximale du câble.
• Nécessité de résistances de terminaison.
• Fréquence maximale.
• Compatibilité du récepteur.

Pourquoi un encodeur s'endommage-t-il ou tombe-t-il en panne ?

Un encodeur peut tomber en panne pour des raisons mécaniques, électriques ou environnementales.

Désalignement de l'arbre

Un défaut d'alignement excessif impose des charges périodiques aux roulements et peut provoquer des vibrations, de l'usure et une perte de précision.

Couplage incorrect

Un accouplement trop rigide transmet les erreurs d'alignement, les dilatations et les déplacements axiaux à l'encodeur.

Charges radiales ou axiales excessives

L'arbre de l'encodeur ne doit pas être utilisé comme élément structurel ni soumis directement à des courroies, des engrenages ou des contraintes dépassant les limites autorisées.

vitesse excessive

Le dépassement de la vitesse mécanique maximale peut endommager les roulements. Il est également possible que l'encodeur fonctionne correctement, mais que le contrôleur soit incapable de traiter la fréquence générée.

régime alimentaire inadéquat

Une surtension, une inversion de polarité ou un branchement incorrect des sorties peuvent endommager l'électronique interne.

Interférences électromagnétiques

Les câbles d'encodeur installés à proximité de moteurs, de contacteurs ou de variateurs peuvent capter des interférences.

Pour les réduire, il est conseillé d'utiliser :

• Signaux différentiels.
• Câble blindé.
• Paires torsadées.
• Séparation des câbles d'alimentation.
• Mise à la terre correcte.
• Finitions recommandées par le fabricant.

Pollution

Dans un codeur optique, la poussière, l'huile ou la condensation peuvent réduire la lumière reçue et provoquer des impulsions déformées ou des pertes de lecture.

Entrée d'eau

Un indice de protection IP insuffisant, un presse-étoupe mal installé ou un connecteur non étanche peuvent permettre à l'humidité de pénétrer.

Chocs et vibrations

Les chocs peuvent endommager les roulements, le disque de verre, les éléments magnétiques ou les systèmes de lecture.

Applications des encodeurs

Les codeurs sont utilisés chaque fois qu'un système doit relier un mouvement physique à un signal de commande.

Voici quelques applications courantes :

• Commande de position des servomoteurs.
• Retour d'information des moteurs électriques.
• Machines CNC.
• Robots industriels.
• Tables d'indexation.
• Ascenseurs et monte-charges.
• Grues et ponts roulants.
• Éoliennes.
• Antennes et télescopes.
• Vannes motorisées.
• Systèmes de stockage automatiques.
• AGV et robots mobiles.
• Machines d'impression.
• Machines d'emballage.
• Systèmes de coupe et de mesure de longueur.
• Matériel médical.
• Bancs d'essai.
• Métrologie dimensionnelle.
• Contrôle de la vitesse du convoyeur.
• Synchronisation électronique des axes.

Questions fréquentes sur les encodeurs

Qu'est-ce qu'un encodeur et à quoi sert-il ?

Un codeur est un capteur qui convertit un mouvement linéaire ou rotatif en un signal électrique. Il sert à déterminer la position, le déplacement, la vitesse et le sens de déplacement d'une machine.

Que mesure un encodeur ?

Un codeur mesure directement la position ou le déplacement. À partir de son signal, on peut également calculer la vitesse, la direction du mouvement et l'accélération.

Quelle est la différence entre un encodeur et un capteur de proximité ?

Un capteur de proximité détecte généralement la présence ou l'absence d'un objet à un point donné. Un codeur génère des informations continues sur le mouvement ou la position le long d'une trajectoire.

Quelle est la différence entre un codeur incrémental et un codeur absolu ?

Le codeur incrémental génère des impulsions qu'il faut compter à partir d'un point de référence. Le codeur absolu, quant à lui, fournit directement un code correspondant à la position actuelle.

Que signifient les symboles A, B et Z ?

A et B sont deux signaux en quadrature utilisés pour compter le déplacement et déterminer sa direction. Z est une impulsion de référence qui apparaît généralement une fois par tour.

Quel est le meilleur, un encodeur optique ou un encodeur magnétique ?

Cela dépend de l'application. Les codeurs optiques sont généralement privilégiés lorsque des exigences élevées en résolution et en précision sont requises. Les codeurs magnétiques sont particulièrement adaptés en présence de poussière, d'huile, d'humidité ou de vibrations. La qualité finale dépend de la conception spécifique, et pas seulement de la technologie.

Que signifie un PPR de 1,024 pour un encodeur ?

Cela signifie généralement qu'il génère 1 024 périodes de signal par tour sur chaque canal. Le comptage des quatre fronts des signaux A et B donne 4 096 impulsions par tour. Vérifiez toujours la nomenclature utilisée par le fabricant.

Un codeur absolu a-t-il besoin d'effectuer un retour à l'origine ?

Normalement, il n'est pas nécessaire de référencer l'encodeur pour déterminer sa position absolue. Cependant, la machine peut nécessiter un étalonnage initial afin de relier la valeur de l'encodeur au zéro mécanique du système.

Un codeur peut-il être utilisé pour mesurer la vitesse ?

Oui. La vitesse est obtenue à partir de la fréquence des impulsions ou du temps écoulé entre elles.

Un codeur incrémental perd-il sa position lorsqu'il est déconnecté ?

L'encodeur reste physiquement à la même position, mais le système risque de perdre la valeur accumulée par le compteur. C'est pourquoi une recherche de référence est généralement nécessaire au démarrage.

Conclusion

Un codeur est un transducteur de position qui convertit un déplacement linéaire ou angulaire en un signal électrique utilisable par un système de contrôle.

Dans un codeur incrémental, Le mouvement génère des impulsions qu'il faut compter à partir d'un point de référence. Les canaux A et B permettent de déterminer le sens du mouvement, tandis que le canal Z fournit un repère, généralement une fois par tour.

Dans un encodeur absolu, Chaque position est associée à une valeur numérique unique. Cela permet de retrouver la position directement dès la connexion de l'appareil, sans avoir besoin de la reconstituer en comptant tous les mouvements précédents.

La technologie optique se distingue par sa résolution, sa précision et sa répétabilité, mais elle exige une protection adéquate contre la contamination, l'humidité et les vibrations. Les technologies magnétiques, inductives et capacitives offrent des alternatives particulièrement intéressantes lorsque les conditions environnementales sont plus exigeantes.

Le choix correct d'un codeur doit prendre en compte la résolution, la précision, la vitesse, l'interface électrique, le montage mécanique et les conditions réelles de fonctionnement.