Pourquoi ai-je besoin d'un codeur sur mon moteur ? Comment fonctionnent les codeurs ?

Qu'est-ce qu'un encodeur ?

Pendant le fonctionnement du moteur, la surveillance en temps réel de paramètres tels que le courant, la vitesse de rotation et la position relative de la direction circonférentielle de l'arbre rotatif détermine l'état du moteur.moteurle corps et l'équipement remorqué, et en outre, le contrôle en temps réel du moteur et des conditions de fonctionnement de l'équipement, permettant ainsi le servo-servage, la régulation de vitesse et de nombreuses autres fonctions spécifiques.

Ici, l'utilisation d'un codeur comme élément de mesure frontal simplifie considérablement le système de mesure, tout en le rendant précis, fiable et performant.

Un codeur est un capteur rotatif qui convertit la position et le déplacement des pièces en rotation en une série de signaux d'impulsions numériques. Ces signaux sont ensuite collectés et traités par le système de commande afin d'émettre des instructions permettant d'ajuster et de modifier l'état de fonctionnement de l'équipement. Associé à un engrenage ou à une vis sans fin, le codeur peut également servir à mesurer la position et le déplacement de pièces mobiles linéaires.

Classification de base des encodeurs

Un encodeur est une combinaison mécanique et électronique étroite de dispositifs de mesure de précision, traitant le signal ou les données pour le codage, la conversion, la communication, la transmission et le stockage des données de signal.
Un codeur est un appareil de mesure de précision qui combine des composants mécaniques et électroniques pour coder, convertir, communiquer, transmettre et stocker des signaux et des données. Selon leurs caractéristiques, on distingue deux types de codeurs : les codeurs à disque et à échelle de code (l’échelle de code convertit le déplacement linéaire en signaux électriques, tandis que le codeur à disque convertit le déplacement angulaire en signaux de télécommunications), les codeurs incrémentaux (fournissant la position, l’angle et le nombre de tours, etc., et définissant la fréquence d’acquisition en nombre d’impulsions par tour), et les codeurs absolus (fournissant des informations telles que la position, l’angle et le nombre de tours par incréments angulaires, chaque incrément angulaire étant associé à un code unique).
- Encodeurs absolus hybrides : Les encodeurs absolus hybrides produisent deux ensembles d’informations : un ensemble d’informations est utilisé pour détecter la position des pôles magnétiques, avec la fonction d’information absolue ; l’autre ensemble est exactement le même que l’information de sortie des encodeurs incrémentaux.

Encodeurs couramment utilisés pourmoteurs

Encodeur incrémental

Ce dispositif utilise directement le principe de la conversion photoélectrique pour générer trois séries d'impulsions carrées A, B et Z. Les séries A et B, déphasées de 90°, permettent de déterminer facilement le sens de rotation. La série Z, générant une impulsion par tour, sert de point de référence pour le positionnement. Avantages : conception simple, durée de vie mécanique moyenne de plusieurs dizaines de milliers d'heures, forte immunité aux interférences, grande fiabilité, adapté à la transmission longue distance. Inconvénient : incapacité à fournir la position absolue de l'arbre de rotation.

Encodeurs absolus

Capteur numérique à sortie directe, composé d'un disque de codage circulaire comportant plusieurs canaux de codage concentriques disposés radialement. Chaque canal est délimité par des secteurs transparents et opaques à la lumière. Le nombre de secteurs de canaux adjacents est directement proportionnel au nombre de canaux sur le disque : ce nombre correspond au nombre de bits. Sur la face du disque exposée à la source lumineuse, un élément photosensible est placé de l'autre côté, en fonction de la présence ou non de lumière. Lorsque le disque est orienté différemment, l'élément photosensible convertit le signal correspondant en un nombre binaire selon qu'il est éclairé ou non.

Ce type d'encodeur se caractérise par l'absence de compteur ; un code numérique fixe, correspondant à la position, peut être lu quelle que soit la position de l'arbre rotatif. Plus le nombre de canaux de code est élevé, plus la résolution est importante. Un encodeur à résolution binaire N bits requiert donc un disque de code comportant N canaux. Il existe actuellement des encodeurs absolus 16 bits.

Principe de fonctionnement de l'encodeur

Au centre, l'axe de la plaque de codage photoélectrique, comportant un anneau traversant les lignes sombres, se trouvent des dispositifs émetteurs et récepteurs photoélectriques permettant de lire et d'obtenir quatre ensembles de signaux sinusoïdaux combinés en A, B, C et D. Chaque onde sinusoïdale présente une différence de phase de 90 degrés (par rapport à une onde circonférentielle de 360 ​​degrés). L'inversion des signaux C et D, superposée aux signaux biphasés A et B, permet d'amplifier le signal et de le stabiliser. À chaque tour, une impulsion de phase Z est générée pour la position de référence zéro.
Comme la différence de phase de 90 degrés entre A et B peut être comparée à la phase A ou B en amont, afin de discerner la rotation positive et inverse de l'encodeur, grâce à l'impulsion zéro, vous pouvez obtenir la position de référence zéro de l'encodeur.

Les disques codeurs peuvent être en verre, en métal ou en plastique. Un disque en verre est constitué d'une fine ligne gravée déposée sur le verre ; il offre une bonne stabilité thermique et une grande précision. Un disque en métal, quant à lui, ne comporte pas de ligne gravée et est donc plus résistant. Cependant, l'épaisseur du métal limite sa précision et sa stabilité thermique est nettement inférieure à celle du verre. Enfin, un disque en plastique est économique, mais sa précision, sa stabilité thermique et sa durée de vie sont moindres.

Résolution - l'encodeur qui indique le nombre de lignes claires ou foncées par 360 degrés de rotation est appelé la résolution, également connue sous le nom de résolution de l'index, ou directement appelée nombre de lignes, généralement de 5 à 10 000 lignes par index de révolution.

Principes de mesure de position et de contrôle par rétroaction

Les codeurs jouent un rôle essentiel dans les ascenseurs, les machines-outils, le traitement des matériaux, les systèmes de rétroaction des moteurs et les équipements de mesure et de contrôle. Ils utilisent des réseaux optiques et des sources de lumière infrarouge pour convertir les signaux optiques en signaux électriques TTL (HTL) via un récepteur. Ce dernier visualise l'angle de rotation et la position du moteur en analysant la fréquence du niveau TTL et le nombre de niveaux hauts.

Comme l'angle et la position peuvent être mesurés avec précision, il est possible de former un système de contrôle en boucle fermée avec l'encodeur et l'onduleur pour rendre le contrôle encore plus précis, ce qui explique pourquoi les ascenseurs, les machines-outils, etc. peuvent être utilisés avec une telle précision.

Résumé

En résumé, nous comprenons que les codeurs se divisent en deux catégories selon leur structure : incrémentaux et absolus. Ils convertissent également d'autres signaux, tels que des signaux optiques, en signaux électriques pouvant être analysés et contrôlés. Dans les ascenseurs et les machines-outils courants, la régulation précise du moteur repose sur un contrôle en boucle fermée par rétroaction du signal électrique. L'utilisation d'un codeur avec convertisseur de fréquence permet également d'obtenir un contrôle précis.