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Codeurs : pourquoi les utiliser et comment les choisir

Par Chris Schaefer, ingénieur d’application chez Portescap

Publication: 23 janvier

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Les codeurs fournissent un retour d’information pour un contrôle précis du moteur sur la vitesse et le positionnement. Chris Schaefer, ingénieur d’application chez Portescap, se penche sur les technologies concernées et explique comment choisir le codeur pour votre application...
 

Pour garantir qu’un volume précis d’insuline soit délivré avec chaque pompe d’un système de perfusion médicale, ou qu’un bras robotisé utilisé dans l’assemblage enproduction se déplace à un point précis au bon moment, un moteur électrique doit être combiné à un codeur. Un codeur rotatif ou à arbre est un dispositif électromécanique qui fournit des informations sur la position, le comptage, la vitesse et la direction d’un moteur, et est connecté à une application avec un dispositif de contrôle, tel qu’un contrôleur logique programmable (PLC). L’automate utilise les informations du codeur, communément appelées « feedback » ou rétroactions, pour assurer la précision de la commande du moteur.

Technologies de codeur

Les deux principaux types de codeurs sont incrémentaux et absolus. Les codeurs incrémentaux identifient un retour d’information en temps réel et suivent un mouvement précis par rapport aux changements de position et de direction, plutôt que de se référer à un point spécifique. Ils fournissent pour cela un retour sur le mouvement relatif entre des positions avec des impulsions de retour continues hautes et basses. Les codeurs absolus indiquent la position exacte, mais leur complexité accrue les rend plus coûteux, ce qui signifie que les codeurs incrémentaux sont plus avantageux pour la plupart des applications. L’ajout d’une interface au codeur incrémental, telle qu’un circuit d’intégration spécifique à l’application (ASIC), peut également ajouter une capacité de référence de position exacte.

Le capteur de codeur fonctionne généralement selon un principe optique ou magnétique. Les codeurs optiques font passer la lumière infrarouge émise par une LED à travers une roue codeuse métallique, composée de segments clairs et opaques, qui crée des signaux lumineux distincts reçus par des capteurs optoélectroniques. Cette technologie signifie que les codeurs optiques sont capables de créer un positionnement très précis et exact. En plus de sa grande précision, la mesure de codeur optique, comme le modèle E9 de Portescap, n’est pas affectée par d’éventuelles interférences magnétiques.

Un codeur magnétique est un disque magnétisé dont la circonférence est entourée d’un certain nombre de pôles. Lorsque le disque tourne, des capteurs détectent la variation du champ magnétique, comme ceux mesurés par les dispositifs à effet Hall, qui surveillent la variation de la tension. Les codeurs magnétiques, comme le Portescap MR2, sont idéaux pour les applications exigeantes qui pourraient inclure le potentiel d’impact ou de pénétration. Le codeur magnétique MR2, par exemple, est insensible à la température et présente une faible sensibilité aux champs externes indésirables.

Comment fonctionne un codeur

Lorsque le codeur tourne, il génère deux sorties d’ondes carrées, A et B, qui sont normalement déphasées de 90 degrés. En mesurant le déphasage des sorties A et B, il est possible de déterminer la direction du codeur. Pour mesurer sa distance de déplacement ou sa vitesse, la résolution du codeur doit également être prise en compte. La résolution est le nombre de points de mesure à l’intérieur d’une révolution de 360 degrés de l’arbre, également appelé cycle de fonctionnement ou période. En général, plus le nombre de points, appelés lignes par tour (LPR) ou impulsions par tour (PPR), est élevé, plus la précision de mesure est grande. Par exemple, le codeur magnétique M-Sense de Portescapcompte jusqu’à 1 024 lignes par tour dans une conception compacte.

Chaque sortie, A et B, commute entre haut et bas.Les deux bits d’information créent ainsi quatre fois le nombre de lignes ou d’impulsions, ce que l’on appelle le décodage en quadrature. Le décodage en quadrature peut ainsi augmenter la résolution jusqu’à quatre fois, par exemple en transformant les 512 lignes du codeur MR2 de Portescap en 2048 comptes ou pas angulaires. En plus des deux canaux de sortie A et B, un troisième canal, Z, est parfois inclus, qui peut être utilisé pour déterminer la position de référence.

Utilisation des codeurs

En comprenant comment les codeurs fournissent un retour d’information pour la commande des moteurs, nous pouvons voir à quel point leur utilisation est cruciale dans diverses applications. Si l’on prend notre exemple original d’administration d’insuline, un système de distribution nécessite une quantité précise de médicaments administrés à un rythme déterminé et le codeur est utilisé pour confirmer que la dose exacte est délivrée. Cet exemple montre également comment le nombre plus important de lignes pour une résolution accrue du codeur peut contribuer à garantir la précision du débit le plus exigeant.

Une pince robotisée peut être utilisée par exemple en production pour manipuler des composants relativement délicats. Il est essentiel de s’assurer que la pression et la vitesse appropriées soient utilisées pour manipuler correctement le composant afin d’éviter de l’endommager. Grâce à un codeur, le fonctionnement de la pince robotisée est optimisé par le contrôle de la vitesse et de la position de son moteur, spécifique à chaque composant qu’elle manipule. De même, les applications de « pick and place » utilisées dans l’assemblage d’équipements électroniques nécessitent un contrôle de mouvement à grande vitesse pour détecter rapidement et de manière répétée la taille et le poids des composants du circuit imprimé, et les placer avec précision. Les codeurs permettent ce contrôle à grande vitesse et à haute précision pour assurer la productivité et la qualité de la fabrication.

http://www.portescap.com/

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