Les capteurs numériques: Les codeurs rotatifs

Le contrôle du déplacement, de la position et de la vitesse est un problème habituellement rencontré sur les systèmes automatisés. Les systèmes de détection conventionnels (interrupteurs de position, détecteur inductif ou photoélectrique) sont rapidement limités dès lors que le nombre de positions à contrôler devient trop important.

Les codeurs rotatifs permettent au système de traitement de maîtriser le positionnement d'un mobile avec une grande précision, sans qu'il soit nécessaire de répartir sur le système technique un grand nombre de détecteurs de position.

Un codeur optique est un capteur angulaire de position, lié mécaniquement à un arbre qui l'entraîne, son axe fait tourner un disque qui comporte une succession de zones opaques et transparentes. La lumière émise par des diodes électroluminescentes arrive sur des photodiodes chaque fois qu'elle traverse les zones transparentes du disque. Les photodiodes génèrent alors un signal électrique.

Codeur incrémental

Le codeur incrémental ou relatif est également appelé générateur d'impulsions. Il comporte 2 ou 3 pistes :

• 1 ou 2 pistes extérieures divisées en N intervalles d'angles égaux alternativement opaques et transparents.
• Pour un tour complet de l'axe codeur, le faisceau lumineux est interrompu N fois et délivre N signaux carrés A et B.
• Le nombre de points par tour du capteur se nomme la résolution.
• Le déphasage de 90° électrique des signaux A et B permet de déterminer le sens de rotation :
• Dans un sens pendant le front montant du signal (A), le signal (B) est à zéro.
• Dans l'autre sens pendant le front montant du signal (A), le signal (B) est à un.
• 1 piste intérieure (Z = top zéro) comporte une seule fenêtre transparente et délivre un seul signal par tour.
• Ce signal (Z) d'une durée 90° électrique détermine une position de référence et permet la réinitialisation à chaque tour.
• Le comptage décomptage des impulsions par l'unité de traitement permet de définir la position du mobile.

Codeur absolu

Ce concept a été développé pour pallier les contraintes développées ci-dessous et générées par le codeur incrémental :

• En cas d'absence prolongée du réseau (absence de sauvegarde côté unité de traitement), l'information de position peut être perdue.
• En cas d'une modification de position (déplacement manuel hors tension du mobile contrôlé en position), il y a perte de la position du mobile.
• En cas d'impossibilité de recalage par le "Top zéro" dans le cas de mouvement de type oscillant ne décrivant jamais un tour complet.

Le disque rotatif du codeur absolu comporte un nombre (n) de pistes. Chaque piste a son propre système de lecture (diode émettrice et diode réceptrice). A chaque position angulaire de l'axe codeur correspond un code binaire.

Ci-dessous une animation pour mieux comprendre le codeur incrémental (relatif) ou absolu.