Comment choisir un encodeur ?

Si votre projet nécessite l’utilisation d’un encodeur, alors vous devez choisir celui qui correspond à vos besoins. Aujourd’hui, le consommateur a le choix entre une gamme incroyable d’encodeurs, mais si vous ne savez pas ce que vous recherchez, il y a de fortes chances que vous vous retrouviez avec quelque chose de sous-optimal. Jetons un coup d’œil à ce qui existe aujourd’hui sur le marché pour de tels composants et vous présenterons peut-être de nouvelles options.

Types d’encodeurs ou comment sélectionner le bon encodeur

Types d’encodeurs

Il existe deux types de codeurs rotatifs les plus courants : incrémental et absolu.

Codeur incrémental (quadrature)

Les codeurs incrémentaux génèrent des signaux d’impulsion lorsqu’une roue ou un arbre tourne sur une certaine distance angulaire. Ce type émet deux signaux distincts dans une disposition en quadrature, de sorte qu’il peut indiquer à la fois la distance et le sens de rotation de l’arbre.

En plus d’indiquer la direction et la distance, certains codeurs incrémentaux disposent également d’une fonction d’indexation en un seul point de rotation. La fonction d’indexation permet à l’arbre de revenir à un point connu. D’autres encodeurs ont un bouton Entrée, ajoutant une nouvelle interface utilisateur.

Les principaux avantages des codeurs incrémentaux sont :

1. fiabilité,
2. facilité d’installation,
3. coût relativement faible.

Afin de sélectionner un codeur incrémental, il est nécessaire de déterminer les points principaux suivants :

• la précision de mesure requise,
• le diamètre de l’arbre et sa variété de modèle,
• le type de connecteur de sortie du câble et sa longueur,
• Caractéristiques électriques.

Les codeurs incrémentaux sont l’un des capteurs les plus courants dans les systèmes techniques complexes modernes. Leur utilisation est appropriée dans tous les entraînements électriques puissants de systèmes de mouvement précis ou de systèmes essentiels aux modes de freinage à grande vitesse et de démarrage.

Voici quelques exemples de leurs utilisations :

• Équipement médical
• Équipements de test et de diagnostic automatisés
• Appareils robotiques automoteurs
• Systèmes de contrôle d’accès

Codeur absolu

Pour la plupart, les codeurs incrémentaux ne « connaissent » pas par nature la position de l’arbre (autre que le point d’index). Les codeurs absolus, quant à eux, utilisent un affichage interne pour mesurer directement la position angulaire et maintenir cette capacité de mesure même si l’alimentation est coupée.

En plus de déterminer la position de l’arbre, les codeurs absolus multitours peuvent également déterminer le nombre de tours effectués par le codeur dans un sens ou dans l’autre.

Les codeurs absolus constituent un lien important entre la partie mécanique de la machine et son unité de contrôle grâce à leurs mesures précises et sans ambiguïté, qu’ils peuvent transmettre instantanément. Cette qualité est utilisée avec succès dans les entreprises modernes de construction mécanique et de robotique.

Les codeurs absolus sont divisés selon les paramètres suivants :

• Monotour ou multitour
• Nombre d’impulsions par tour ou nombre de bits
• Avec arbre, à rotor creux ou à rotor creux traversant
• Diamètre de l’arbre ou de l’alésage de l’arbre

Lors du choix d’un codeur absolu, vous devez faire attention aux paramètres suivants :

• Le nombre de bits par tour. La précision du système dépend de cet indicateur.
• Type de connexion de l’arbre au codeur.
• Type de sortie d’encodeur (les types de sorties de signal les plus courants sont les interfaces code parallèle, SSI, DeviceNet, Profibus-DP, CANopen, LWL).
• Caractéristiques électriques. Le fonctionnement du système et la précision de la suppression du signal dépendent de cet indicateur.
• Degré de protection du codeur contre la pénétration de la poussière et de l’humidité.

Le codeur absolu est conçu pour être un capteur polyvalent et configurable pour une large gamme d’applications. On distingue les domaines d’utilisation suivants : le domaine médical, les énergies alternatives, les systèmes de télécommunications, les industries de l’emballage et de l’alimentation, et bien d’autres.

Codeurs optiques et magnétiques

Selon les applications, le principe de détermination de la rotation est important. Cela peut affecter le prix ou la capacité d’un encodeur à gérer les interférences externes ou la contamination.

Les principaux types sont :

1. Encodeur optique . Pour la lecture optique, les codeurs disposent d’une source lumineuse qui est progressivement interrompue par un disque ou un autre moyen fixé à l’arbre. Cette lumière transmet des impulsions pour les codeurs incrémentaux et transmet des données de position pour les codeurs absolus.
2. Encodeur magnétique . Ils sont beaucoup moins chers que les optiques et sont plus compacts. La plupart d’entre eux utilisent des dispositifs analogiques à effet Hall montés sur un circuit imprimé. Les capteurs à effet Hall sont entraînés par un aimant bipolaire monté à l’extrémité d’un arbre. Il produit deux signaux alternatifs en antiphase avec un cycle par tour d’arbre.

Fonctions, caractéristiques et caractéristiques supplémentaires des codeurs

Parmi les encodeurs ayant la même classe et la même définition de rotation, il peut y avoir un écart important entre les capacités. Les prix des encodeurs reflètent souvent ces différences. De ce fait, les paramètres suivants doivent être pris en compte :

Résolution de l’encodeur .

Nombre d’impulsions ou de positions d’encodeur par tour.

La résolution d’un codeur de rotation correspond au nombre maximum de points qu’il peut mesurer en un tour.

Dans le cas d’un codeur incrémental , la résolution est directement liée au nombre d’impulsions qu’il délivre par tour.

Dans le cas d’un codeur absolu , la résolution mesure le nombre de tours que l’appareil peut écrire avant de « rouler » jusqu’à la position zéro. Par exemple, un encodeur 16 bits aurait une résolution de 65 536 points par tour.

Le codeur PPR est à choisir en fonction de la résolution attendue, qui doit correspondre à l’application et à la précision des composants mécaniques du circuit de mesure.

Le capteur est connecté à un appareil électronique, un contrôleur ou un compteur qui permet de prendre en compte une fréquence d’entrée maximale. En effet, un codeur incrémental haute résolution génère plus d’impulsions par tour qu’un codeur incrémental basse résolution. En fonction de la vitesse définie par l’application, la sortie du codeur peut être à une fréquence plus élevée que celle que le périphérique connecté au codeur peut gérer. Dans ce cas, vous devrez utiliser un encodeur de résolution inférieure.

Vitesse

Les codeurs ont une vitesse mécanique maximale en tr/min ainsi qu’une réponse en fréquence maximale. Les deux doivent être pris en compte, ainsi que les capacités de réponse en fréquence de l’électronique de lecture.

Fiabilité

Alors que de nombreux codeurs nécessitent un environnement relativement propre, d’autres sont durcis pour un usage industriel. Cette caractéristique peut être liée à la méthode de détection de rotation ou au type de boîtier du dispositif. Ainsi, lors du choix, vous devez prendre en compte l’environnement de travail.

Eltra propose une large gamme de codeurs robustes. Dans certaines séries, il est également possible de commander un boîtier métallique renforcé.

Types de sorties électroniques du codeur

Voici quelques types de sortie les plus courants de l’encodeur Eltra.

1. Line Driver et RS422 (sortie différentielle). Le Line Driver peut forcer activement la sortie à un niveau bas et haut, lui permettant de générer et d’absorber le courant de la charge. En conséquence, un courant plus élevé est généré tout en maintenant des distances de transmission plus longues. Comme son nom l’indique, ce type de sortie de codeur est populaire pour une gamme d’applications industrielles, en particulier lorsque le niveau de bruit est assez élevé.

La sortie RS-422 (TTL) fournit un niveau de signal constant de 5 V indépendant de la tension d’alimentation.

2. Sortie du collecteur ouvert. Ce type de sortie permet de recevoir un signal avec un niveau de tension déterminé non pas par la tension d’alimentation du codeur, mais par la tension de la source d’alimentation supplémentaire. Pour ce faire, il est nécessaire de connecter une résistance externe entre les circuits de puissance et la sortie, dont la valeur de résistance est déterminée par la valeur de tension de la source d’alimentation supplémentaire.

Eltra utilise dans ses modèles collecteur ouvert NPN et collecteur ouvert PNP

3. Push-pull (HTL) . Ce type de sortie est construit sur des transistors rpp et ppp et possède une faible impédance de sortie, ce qui permet d’augmenter le courant délivré à la charge. Ainsi, la capacité de charge est augmentée et les processus de charge et de décharge de la capacité de charge sont accélérés, et donc la vitesse est également augmentée.
4. Encodeur analogique . Il s’agit d’un capteur de position absolue qui a un signal 0-10 V en sortie ; 4 à 20 mA ; 0 à 5 V ; 0,5 à 4,5 V ; 0 – 20 mA. L’appareil est utilisé pour mesurer l’angle, l’inclinaison, la position linéaire et le déplacement. Ils ont gagné en popularité dans l’automatisation industrielle, ils sont désormais activement remplacés par des codeurs à signaux numériques. Mais les capteurs analogiques continuent de conserver leur place en raison de leur grande fiabilité, de leur facilité de traitement du signal et de leurs dimensions unifiées.
5. SSI (interface série synchrone). Il permet la transmission des données de position absolue du codeur par une ligne série synchronisée par une horloge. Le principe de fonctionnement d’un encodeur avec une interface SSI est très similaire à celui standard. Ses composants principaux sont une source de lumière, un disque avec des fenêtres transparentes et opaques, des circuits de comparaison/déclenchement, des récepteurs photoélectriques, un convertisseur parallèle/série, un circuit monostable, un circuit d’entrée pour un signal d’horloge et un pilote de sortie pour un signal de données.