Codeurs optiques et magnétiques absolus
La fiabilité et la qualité de travail de vos équipements complexes et de votre production dans son ensemble dépendent de la fiabilité du codeur. Ainsi, les pertes dues à des arrêts imprévus de la chaîne de production peuvent être disproportionnellement élevées par rapport aux fonds économisés sur l’achat de codeurs.
Vous trouverez ci-dessous les technologies qui sous-tendent les codeurs absolus Eltra, leurs différences et caractéristiques.
Codeurs optiques
Un codeur optique absolu moderne est un appareil extrêmement complexe. Lors du développement d’un codeur optique haute résolution, les concepteurs sont confrontés à un grand nombre de facteurs contradictoires qui affectent considérablement la précision et la fiabilité du codeur pendant une longue période.
Principe de la mesure optique
Le composant clé des codeurs optiques est le disque codeur monté sur l’arbre. Ce disque est constitué d’un matériau transparent avec un motif concentrique de zones transparentes et opaques. La lumière infrarouge de la LED atteint une série de photorécepteurs via un disque codé. Lorsque l’arbre tourne, la combinaison unique de photorécepteurs est éclairée par la lumière qui a traversé le motif du disque.
Pour les modèles multitours, un jeu supplémentaire de disques codés est installé dans le mécanisme d’engrenage. Lorsque l’arbre principal du capteur tourne, ces disques maillés tournent comme un mécanisme d’odomètre. La position de rotation de chaque disque est contrôlée optiquement et le résultat est une information sur le nombre de tours de l’arbre du codeur.
Fonctionnalité
Les codeurs absolus optiques Eltra utilisent la technologie Opto-ASIC hautement intégrée offrant une résolution jusqu’à 16 bits (65 536 pas) par tour. Pour les modèles multitours, la plage de mesure est augmentée par des disques codés engagés mécaniquement jusqu’à 16384 (214) tours.
Conception du codeur optique
Le principal problème est la présence dans une même conception d’un grand nombre de composants optiques, mécaniques et électroniques de nature complètement différente. La mécanique est donc sujette à l’usure mécanique.
La qualité des éléments optiques est principalement affectée par les facteurs suivants :
- pollution,
- ternir,
- changements dans l’intensité du rayonnement.
La haute résolution de l’encodeur nécessite l’utilisation d’un disque optique avec une densité de pochoir élevée. Pour une résolution optique/physique (et non interpolée !) de 12 bits, il faut un disque avec des secteurs divisant le cercle en 4096 parties/marques.
Plus le codeur est compact et plus le diamètre du disque est petit, plus les exigences en matière d’optique du codeur sont élevées.
Pour reconnaître une telle densité de motifs sur un disque, il est nécessaire de placer la matrice de lecture à proximité immédiate du disque. L’écart minimal entre le disque rotatif et le système de lecture impose des exigences très élevées à la mécanique. Un faux-rond/jeu minimal de l’arbre amènera le disque à entrer en contact avec la matrice de lecture pendant la rotation et, par conséquent, à endommager le pochoir appliqué sur le disque.
L’usure des pièces mécaniques du codeur ou une fuite du boîtier entraîne également une contamination de l’optique par des produits d’usure et de la poussière entrant de l’extérieur et, par conséquent, une distorsion des résultats de mesure.
Le disque optique est une partie importante de l’encodeur. Sous l’influence du temps, des changements de température et de nombreux autres facteurs, les propriétés matérielles du disque peuvent changer avec le temps, comme se ternir et se déformer .
- Le ternissement , combiné à la perte d’intensité du rétroéclairage LED, peut réduire considérablement la fiabilité du fonctionnement et/ou provoquer une panne totale du fonctionnement.
- Une déformation peut entraîner un risque de contact entre le disque et la matrice lors de la rotation de l’arbre du codeur avec les mêmes conséquences.
Avantages des codeurs optiques
Les principaux avantages du codeur optique sont :
- offrant une haute résolution et précision ;
- excellentes performances dynamiques ;
- aptitude à être utilisée dans des zones à champs magnétiques élevés.
La rotation des disques codeurs étant un processus purement mécanique, ces appareils ne peuvent pas perdre leurs informations de position absolue si l’instrument est temporairement mis hors tension. Les piles de secours ne sont pas nécessaires !
Codeurs absolus Eltra optiques.
L’entreprise produit des codeurs optiques multitours et monotours. L’interface électronique peut être Profibus, SSI ou Profinet.
Les principales séries sont :
- Optique multitours : AAM58B, AAM58C, AAM58F, EAM58A, EAM58B, EAM58C, EAM58D, EAM58E, EAM63A, EAM63B, EAM63C, EAM63D, EAM63E, EAM58F, EAM63F, EAM63G, EAM63AX, EAM63DX, EAM90A, B, EAM90C, EAM90D, EAM90E , EAMX80A, EAMX80D.
- Optique monotour : EA58F, EA63F, EA63G, EA58B, EA58C, EA63A, EA63D, EA63E, EA63AX, EA63DX, EA90A, EA115A, EAX80A, EAX80D.
Encodeurs magnétiques
Les codeurs magnétiques déterminent la position angulaire à l’aide de la technologie du champ magnétique. Un aimant permanent monté sur l’arbre du codeur crée un champ magnétique qui est mesuré par un capteur qui génère une valeur de position absolue unique.
Technologie multitours innovante
Les codeurs magnétiques multitours Eltra utilisent une technologie innovante pour suivre le nombre de tours, même si le tour se produit lorsque le système est hors tension.
Pour accomplir cette tâche, les codeurs convertissent la rotation de l’arbre en énergie électrique. La technologie est basée sur l’ effet Wiegand : lorsque l’aimant permanent de l’arbre du codeur tourne d’un certain angle, la polarité magnétique dans le « fil Wiegand » change brusquement, créant un pic de tension à court terme dans l’enroulement entourant le fil. Cette impulsion marque la rotation de l’arbre et alimente également le circuit électronique qui enregistre cet événement.
L’effet Wiegand se produit dans toutes les conditions, même en cas de rotation très lente, et élimine le besoin de piles de secours.
Avantages des encodeurs magnétiques
Les codeurs magnétiques sont :
- fiable,
- durable et
La conception sans batterie ni engrenage offre une simplicité mécanique et un coût inférieur à celui des codeurs optiques. Leurs dimensions compactes leur permettent d’être utilisés dans des espaces très limités.
Codeurs absolus ultra magnétiques.
Eltra propose des codeurs optiques monotours et multitours avec arbre borgne et creux.
Les principales familles sont :
- Série de codeurs magnétiques multitours : EAM36A, EAM36G, EAM36F, EAMW58B, EAMW58C, EAMW63D.
- Codeurs magnétiques monotour : EA36A, EA36G, EA36F, EMA22A, EMS22A, EMA50A, EMA50B (BY), EMA50F, EMA50G, EMA55A (AY), EML50A, EML50B (BY), EML50F, EML50G.
Codeur rotatif – optique ou magnétique ?
Les codeurs rotatifs convertissent l’angle de rotation de l’arbre en un signal électrique et fonctionnent selon un principe de fonctionnement optique ou magnétique.
Une croyance commune est la suivante :
- les codeurs optiques mesurent avec plus de précision , tandis que
- les encodeurs magnétiques sont de conception plus stable et durable
Est-ce vraiment vrai ?
Les experts estiment que ce n’est pas le cas. À l’heure actuelle, les codeurs optiques ne surpassent plus les codeurs magnétiques en termes de précision.
La technologie des codeurs magnétiques a permis ces dernières années de combler complètement le fossé avec les codeurs optiques en ce qui concerne tous les paramètres électriques importants. Les codeurs magnétiques actuels atteignent déjà une résolution de 16 bits avec une précision de 0,09° et donc des performances qui n’étaient auparavant obtenues qu’avec des codeurs optiques. En 2013, il y a eu une véritable révolution dans le rapport des technologies, avec l’introduction d’un encodeur magnétique qui, dans tous les paramètres clés, atteint les systèmes optiques traditionnels.
Qu’est-ce qui a permis d’augmenter à ce point les capacités des codeurs magnétiques ?
La clé du succès a été un saut technologique qualitatif, dans lequel la combinaison réussie du matériel et du logiciel du système magnétique a joué un rôle important.
Les codeurs magnétiques de nouvelle génération sont basés sur des capteurs Hall , dont les signaux analogiques sont traités en temps réel par un microcontrôleur 32 bits rapide.
Un étalonnage précis est assuré par :
- algorithmes logiciels complexes,
- de nouvelles puces de haute technologie.
Tout cela garantit la plus haute précision de la nouvelle série de codeurs magnétiques.
En ce qui concerne les codeurs optiques , il y a également des développements ultérieurs, mais sans sauts significatifs dans les résultats obtenus. En principe, cette technologie est utilisée telle qu’elle existait il y a 50 ans.
Les codeurs optiques actuels sont :
- plus petit,
- avec une résolution plus élevée,
- en partie mécaniquement plus résistant,
- plus stable que la génération précédente d’encodeurs.
Cependant, les problèmes sous-jacents concernant la sensibilité à l’humidité, aux salissures et aux contraintes mécaniques demeurent aujourd’hui.
Les systèmes optiques sont intrinsèquement sensibles à tout ce qui pourrait interférer avec la transmission fiable du signal depuis la source lumineuse vers les photorécepteurs sensibles. À cet égard, les codeurs magnétiques ont toujours été en avance. Qu’il s’agisse de poussière, de brouillard ou de fortes secousses, rien ne peut altérer aussi rapidement les performances d’un encodeur magnétique.
En termes d’immunité aux champs magnétiques, les codeurs optiques sont préférables aux codeurs magnétiques ?
L’immunité au bruit des codeurs magnétiques Eltra est bien contrôlée grâce à des mécanismes de blindage spéciaux contre les champs magnétiques. Même à proximité de sources de perturbations puissantes telles que les freins moteurs électroniques, les codeurs magnétiques fonctionnent sans problème.
Ainsi, les codeurs optiques ne présentent plus aucun avantage en termes de stabilité magnétique. Les codeurs optiques peuvent être considérés comme une solution coûteuse pour les applications où une résolution extrêmement élevée est requise, par exemple 20 bits par tour. Dans la plupart des cas, la précision des codeurs magnétiques est suffisante.
En tirant des conclusions, on peut constater que les codeurs magnétiques offrent beaucoup plus de possibilités et de liberté de conception. Ils sont beaucoup plus compacts et plus légers que les optiques, qui dans les modèles multitours sont beaucoup plus massifs que les magnétiques en raison de la présence dans la conception d’une boîte de vitesses assez grande, composée de plusieurs disques optiques.
Les codeurs magnétiques, de par leur compacité, permettent de les intégrer dans des espaces très restreints d’une machine ou d’un autre équipement. Eh bien, un autre facteur positif non négligeable est un prix plus budgétaire. En un mot, il n’est pas du tout surprenant que les codeurs magnétiques soient désormais la grande tendance.