Mesure exacte : codeurs incrémentaux

Les codeurs détectent le mouvement de rotation d'un arbre. La rotation est divisée en impulsions plus ou moins grandes, en fonction de leur résolution. Un codeur incrémental ne détecte pas la position absolue de l'arbre du moteur, mais la détermine uniquement par rapport à une position de référence. Il compte ainsi le nombre d'impulsions qui séparent la position actuelle de la position de référence. Les données de position peuvent être déduites de cette valeur. FAULHABER propose des codeurs incrémentaux avec un principe de mesure optique et magnétique.

Comment fonctionne un codeur incrémental magnétique ?

L'appareil utilise des capteurs pour détecter les variations d'un champ magnétique. Un aimant de capteur situé sur l'arbre du moteur fournit le champ magnétique qui se déplace avec la rotation du moteur. Les capteurs sont placés sur le circuit imprimé du codeur et détectent ce mouvement de rotation.

Outre l'électronique, un codeur incrémental optique se compose de trois éléments principaux : la source lumineuse, un disque à code et un photodétecteur. Le faisceau lumineux groupé de la source lumineuse est dirigé vers le disque à code qui tourne avec l'arbre du moteur. Le disque est divisé en champs de différentes propriétés optiques.

Dans le cas des codeurs réflectifs, des champs réfléchissants et des champs noirs alternent. La lumière est réfléchie par les champs réfléchissants ; la source lumineuse et le photodétecteur se trouvent du même côté du disque à code. La source lumineuse, le photodétecteur et l'électronique peuvent être placés sur le même circuit imprimé, voire sur la même puce, ce qui permet une conception particulièrement compacte. Dans le cas des codeurs incrémentaux transmissifs en revanche, le disque présente des fentes que le faisceau lumineux traverse. La source lumineuse et le capteur sont ici séparés.

Dans les deux cas, le photodétecteur détecte les impulsions lumineuses provenant du disque à code. L'analyse de la séquence d'impulsions fournit des informations sur la vitesse et la position relative. Les codeurs optiques se caractérisent par une précision de position et une reproductibilité très élevées, ainsi qu'une qualité de signal supérieure. De plus, ils sont insensibles aux interférences magnétiques.

FAULHABER propose des codeurs incrémentaux avec un principe de mesure optique ou magnétique. Dans le cas des appareils optiques, un faisceau lumineux est divisé en impulsions par un disque à code. Celles-ci sont détectées par un photodétecteur et servent de base au signal du codeur. Les codeurs incrémentaux optiques de FAULHABER reposent principalement sur le processus de réflexion, car il permet de réaliser des solutions particulièrement compactes.

Les codeurs incrémentaux magnétiques utilisent des capteurs pour détecter les variations d'un champ magnétique résultant de la rotation du moteur.

L'électronique augmente la résolution

Des composants électroniques spéciaux traitent les impulsions des capteurs optiques ou magnétiques et génèrent les signaux de sortie normalisés des codeurs. Ils peuvent également interpoler les signaux des capteurs. Plusieurs impulsions peuvent ainsi être générées à partir d'une seule impulsion mesurée physiquement. Cela permet d'augmenter plusieurs fois la résolution physique du codeur incrémental.

Les codeurs peuvent être équipés de deux ou trois sorties. Les appareils à trois sorties déterminent un index à chaque tour. Pour les codeurs optiques, il résulte d'un champ conçu différemment sur le disque à code, pour les codeurs magnétiques d'un petit aimant supplémentaire ou d'une modification de l'aimant existant en un point défini. Étant donné qu'un codeur incrémental ne détecte pas de positions absolues, mais uniquement des positions relatives, un capteur externe de référence est requis pour le positionnement. Une position absolue (point zéro) est alors détectée une seule fois par le capteur externe.

Le « Line Driver » élimine les interférences

La plupart des codeurs incrémentaux de FAULHABER sont équipés en option d'un « Line Driver » qui élimine les interférences électromagnétiques lors de la transmission du signal. De telles interférences peuvent surtout survenir lorsque les signaux du codeur sont transmis sur des distances de 0,5 mètre. Le « Line Driver » génère un signal différentiel supplémentaire pour toutes les sorties. Les signaux sont à nouveau combinés dans la commande à l'aide d'un module récepteur.

La solution optimale dépend des conditions d'utilisation et des exigences en matière de précision.

Étant donné que les codeurs incrémentaux magnétiques ne nécessitent pas de signaux optiques, ils sont moins sensibles à la poussière. En outre, ils sont plus simples d'un point de vue mécanique et plus robustes que les codeurs optiques. La plupart des codeurs incrémentaux magnétiques de FAULHABER ont une conception modulaire et permettent d'adapter la résolution en fonction de l'application. La précision et la qualité du signal des codeurs incrémentaux magnétiques sont suffisantes pour la plupart des applications.

Les codeurs incrémentaux optiques sont insensibles aux interférences magnétiques. De plus, l'utilisation d'un disque à code permet d'obtenir une résolution physique plus élevée qu'avec un capteur magnétique. C'est là la base d'une précision de position et d'une reproductibilité très élevées, ainsi que d'une qualité de signal supérieure. FAULHABER propose ainsi, par exemple, un codeur incrémental optique dont le disque à code divise un tour en 625 périodes de signal. L'interpolation permet d'obtenir un nombre d'impulsions de 10 000 avec 40 000 fronts individuels, ce qui correspond à une résolution angulaire de 0,009 degrés.

Les codeurs incrémentaux font toujours partie d'une solution d'entraînement et doivent être adaptés au moteur. Tous les codeurs incrémentaux de FAULHABER ont été développés pour être combinés avec des familles de moteurs sélectionnées. Ainsi, il existe au moins un codeur incrémental adapté pour presque tous les moteurs de la gamme FAULHABER.

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