Qu’est-ce qu’un codeur incrémental ?
Un codeur est un type de composant électronique qui utilise un capteur pour détecter la quantité, la direction et l’angle d’un mouvement mécanique et le restitue sous la forme d’un signal électrique.
Les codeurs sont divisés en codeurs incrémentaux et codeurs absolus, en fonction de la méthode de détection.
Les codeurs incrémentaux sont des codeurs capables de mesurer l’importance du changement de position/rotation après la mise sous tension. Les codeurs absolus, quant à eux, peuvent détecter la position/rotation absolue à partir du point d’origine, même après la mise hors tension.
Avec les codeurs incrémentaux, la position absolue ne peut être déterminée, à moins d’effectuer une opération de retour à l’origine une fois l’alimentation électrique coupée. La différence entre les codeurs incrémentaux et les codeurs absolus réside dans la nécessité ou non d’effectuer ce retour à l’origine.
Utilisations des codeurs incrémentaux
Les codeurs incrémentaux sont utilisés comme détecteurs de position/vitesse dans un grand nombre de machines, par exemple :
- les machines-outils,
- les équipements de fabrication de semi-conducteurs,
- robots mobiles et machines de transport sans conducteur,
- les ascenseurs,
- les automobiles.
Les codeurs incrémentaux sont souvent utilisés comme composants des moteurs. Le codeur détecte le sens et l’angle de rotation d’un arbre en rotation et utilise ces informations pour contrôler la position et la vitesse du moteur.
Principe des codeurs incrémentaux
1. Méthodes des codeurs incrémentaux
Les codeurs incrémentaux se divisent en codeurs optiques et codeurs magnétiques, en fonction du principe de détection électrique.
- Codeurs optiques
Méthode dans laquelle une source lumineuse, telle qu’une LED, passe à travers une fente. Les impulsions de la source lumineuse passant à travers la fente sont détectées par un élément récepteur de lumière. Ils se caractérisent par leur grande précision et leur compatibilité avec des champs magnétiques élevés. - Codeurs magnétiques
Système dans lequel un aimant permanent est fixé à l’extrémité d’un arbre en rotation. Le champ magnétique est détecté par un élément Hall et converti en angle de rotation. Ils présentent une grande résistance aux environnements soumis aux vibrations, aux chocs et à la poussière.
2. Configuration des codeurs incrémentaux optiques et principe de détection de la position
Le principe de détection de position des codeurs incrémentaux est expliqué à l’aide d’un codeur optique comme exemple.
Un codeur optique se compose principalement d’un émetteur de lumière, d’un récepteur de lumière et d’un disque.
Le disque est gravé de fentes. Lorsqu’il tourne, la lumière émise par l’élément émetteur de lumière passe, puis est bloquée par les fentes, générant ainsi des impulsions lumineuses sur l’élément récepteur de lumière. Le nombre d’impulsions émises correspond à l’amplitude du mouvement de la fente. Celle-ci est détectée par le nombre d’impulsions comptées.
La fente est gravée avec trois types de fentes : phase A, phase B et phase Z. L’élément récepteur de lumière détecte ces trois types d’impulsions.
- Phase A, phase B
Le nombre de ces fentes détermine la résolution du codeur : la phase B est décalée d’un quart de cycle (90°) par rapport à la phase A. - Phase Z
Le nombre de rotations du codeur peut être compté en détectant les impulsions de la phase Z.
Il existe deux types de codeurs : les codeurs linéaires, qui détectent les mouvements linéaires, et les codeurs rotatifs, qui détectent l’angle de rotation.
Dans un codeur rotatif, les fentes sont gravées sur un disque, tandis que dans un codeur linéaire, les fentes sont gravées sur une échelle de forme rectangulaire, semblable à une règle.
3. Principe de détection du sens de rotation pour les codeurs incrémentaux
Le sens de rotation en marche avant/arrière peut être détecté par l’ordre des impulsions montantes des phases A et B.
En rotation avant/arrière, les fronts montants des impulsions des phases A et B sont les suivants :
Phase A → Phase B → Phase A → Phase B → …
En rotation inverse, les fronts montants des impulsions des phases A et B sont les suivants :
Phase B → Phase A → Phase B → Phase A → …
Les phases A et B étant décalées d’un quart de cycle, le sens de rotation peut être déterminé par l’ordre des fronts montants des impulsions respectives.
Autres informations sur les codeurs incrémentaux
Principales spécifications des codeurs incrémentaux
Les principales spécifications pouvant servir d’indicateur lors du choix d’un codeurs incrémental sont les suivantes :
- Résolution
Nombre d’impulsions par tour.
- Alimentation électrique
Source d’alimentation pour le fonctionnement du codeur.
- Phase du signal de sortie
Il en existe deux types : l’un qui émet les phases A, B et Z, et l’autre qui émet les phases A et B.
- Forme de sortie
Forme de sortie d’impulsion, par exemple collecteur ouvert, sortie de pilote de ligne. Certains codeurs émettent la position via une communication série.
- Vitesse de rotation autorisée
Il s’agit de la limite supérieure de la vitesse de rotation que le codeur peut détecter.