Les codeurs rotatifs sont des capteurs de position d‘un mouvement linéaire ou rotatif. Ils génèrent avant tout des signaux numériques de position et de vitesse. Le principe de mesure physique se base dans la plupart des cas sur un procédé optique, magnétique, inductif ou capacitif. Tout principe de mesure doit être protégé contre des valeurs perturbatrices extérieures.
Masquage, filtre, blindage. Dans ce contexte, il s'est avéré par le passé que les codeurs magnétiques travaillent de manière fiable dans des conditions ambiantes difficiles telles que gel, rosée, lumière, huile et eau. Des champs magnétiques extérieurs sont admis si les éléments magnétiques du capteur sont choisis et disposés de manière appropriée.
Quel codage ont les codeurs rotatifs ?
Il peut s’agir d’un codage simple (affectation) (lumière / ombre ou pôle nord / sud magnétique etc. Un certain nombre de tels codages semblables et / ou différents forment l’échelle. Les éléments du capteur transforment alors ces grandeurs physiques en signaux électriques. Les signaux de sortie sont générés dans l’électronique de mesure (éléments du capteur et autre circuit) dans l’électronique de mesure.
Quels types de codeurs rotatifs y a-t-il lors de la détermination de la position ?
Une autre différenciation est faite dans le type de codeur rotatif : incrémental ou absolu.
Incrémental : du latin = qui compte. L’électronique en aval ou celle d'analyse enregistre les impulsions de comptage afin de déterminer la position. Un déplacement sans courant ne peut donc pas être enregistré en raison du système. L’échelle se compose en général d’une division périodique.
Absolu : la valeur de position est toujours disponible (même directement après la mise sous tension sans mouvement). Le codage de chaque position est unique et sans équivoque dans l’échelle.
Quels signaux de sortie sont possibles et comment peut-on étendre la plage de mesure à plusieurs tours ?
Signaux de sortie : 2 signaux rectangulaires (signaux en quadrature) décalés de 90° sont souvent utilisés pour les codeurs rotatifs incrémentaux. Les niveaux s’appuient souvent sur RS232, TTL ou HTL Push-Pull. La génération de ces signaux est souvent différentielle afin d’améliorer la sécurité de transmission. Une alternative est de fournir des signaux différentiels sinus / cosinus. Ils offrent l’avantage de permettre une résolution élevée à une faible fréquence de transmission par un calcul de valeurs intermédiaires (interpolation). Pour détecter une position sans équivoque pour le codeur rotatif incrémental « tf », un signal de référence supplémentaire est enregistré et émis.
Codeur de valeur absolue : de par l’exploitation des signaux individuels, une intelligence (µC, ASIC) est en général déjà présente dans le codeur rotatif. Cela rend les différents protocoles de transmission possible.
Exemple :
- Bus de terrain à base Ethernet : Profinet, PowerLink, EtherCAT, EtherNet/IP…
- Profibus
- CANopen, CANopen Safety, SAEJ1939
- SSI, BISS
- ...
Codeurs rotatifs absolus multitours : l’échelle fixée sur l’arbre du codeur, associée à l’électronique de mesure, donne une position sans équivoque dans les limites d’un tour. La valeur de position se répète alors à chaque tour. La plage de mesure sans équivoque comprend mécaniquement 360°. Il s’agit ici d’un « codeur monotour ». On obtient un « codeur multitours » en lui ajoutant un bloc fonctionnel qui enregistre les tours.
3 possibilités sont disponibles pour réaliser une telle « fonction multitours » :
- le montage supplémentaire d’un capteur sur un réducteur permet d’enregistrer jusqu’à 65 536 tours ;
- une batterie permet le fonctionnement permanent d’un compteur de tours ;
- wun « module de récolte d’énergie » permet l’enregistrement d’un compteur d’impulsions, le fonctionnement d’un compteur/décompteur ainsi que la mémorisation non volatile de la valeur de position. Ce module récolte l’énergie provenant de son environnement (vibrations, différence de température, pression, mouvement). Le capteur Wiegand en est une illustration connue.
Sécurité fonctionnelle : les codeurs ont une tâche centrale dans une machine. Une défaillance ou une valeur de position erronée peut avoir des conséquences fatales, en particulier quand les axes sont automatisés. Le codeur doit donc répondre à des exigences très sévères. La disponibilité, comme la capacité de détecter des erreurs ainsi que la transmission sûre, exigent des mesures supplémentaires. Il s’agit par exemple de capteurs redondants. Les normes EN ISO 13849 et/ou CEI 61508 sont utilisées pour intégrer des fonctions de sécurité supplémentaires.
En fonction de l’application, des indicateurs tels que le niveau de performance (PL) ou SIL, combinés à d’autres indicateurs (MTBF, DC, PFh…) donnent une mesure de la capacité du codeur à fonctionner de manière sûre et fiable. La transmission sûre de valeurs de position et de vitesse est assurée entre autres par des protocoles spéciaux tels que CANopen safety. Les codeurs rotatifs SIKO sont fréquemment utilisés dans l'industrie et la construction mécanique. SIKO est un spécialiste du développement de codeurs rotatifs et de solutions de capteurs spéciaux utilisés dans l'automatisation mobile..
