Les codeurs sont des capteurs de position. Ils sont
constitués d'un axe, d'une partie optique, et d'une partie
électronique. On distingue 3 familles principales de codeurs,
les incrémentaux, les absolus et les multitours.| Step motor | Encoder | Contact | Hardware | Dummies |
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Les incrémentaux
Les absolus
Les multitours
Les bus de terrain
Les codeurs sont des capteurs de position. Ils sont
constitués d'un axe, d'une partie optique, et d'une partie
électronique. On distingue 3 familles principales de codeurs,
les incrémentaux, les absolus et les multitours.
Ces codeurs sortent des impulsions proportionnelles au
déplacement angulaire de l'axe. L'exemple typique étant la
souris pour PC (jusqu'à 2005, environ...), qui intègre de base 2 codeurs. Les codeurs de
souris sont les plus simples que l'on puisse imaginer, mais le
principe est rigoureusement le même pour tous les incrémentaux.
La résolution est donnée par le nombre d'impulsions par tour.
Pour une résolution de 32, par exemple, le codeur sortira 32
impulsions par tour. pour pouvoir discriminer le sens horaire du
sens antihoraire, on rajoute une voie déphasée. Dans
l'industrie, le standard est B en avance sur A dans le sens
horaire. A noter qu'une fois encore, on utilise le code Gray, qui
ne change qu'un bit à la fois, ce qui élimine les transitions
instables. La partie optique et le disque sont les éléments
vitaux d'un codeur. Pour l'incrémental, on utilise un disque en
plastique à fentes et on génère A et B à partir du même jeu
de fentes. On obtient le déphasage par un positionnement
physique différent pour les deux récepteurs, ce qui est la
solution la plus économique donc adoptée par tous les
constructeurs. Il me faut encore parler du top zéro, qui est une
troisième voie qui donne une seule impulsion par tour. Elle sert
à reseter un éventuel compteur d'impulsions. Ce top zéro peut
être calibré sur A, B, ou sur A et B. Celà joue sur la largeur
de l'impulsion et le moment de son déclenchement.
Les codeurs absolus sortent un code
proportionnel à la position de l'axe. Un codeur possèdant un
disque 360 points, par exemple, sortira la position de l'axe
directement en degrés. Il ne faut pas prendre le mot
"directement" à la lettre, car les disques étant
toujours en code Gray pour élimination des états instables, le
code doit au moins être converti en binaire pour être
utilisable. Ce qui pose tout de même une restriction, c'est
qu'il ne peut pas y avoir de résolutions impaires. En effet, au
rebouclage, il y aurait deux bits qui changent à la fois. La
lecture se fait très simplement, tous les bits se lisent en
parallèle. Le bit de poids fort se trouve à l'intérieur du
disque, le bit de poids faible à l'extérieur. La sortie du code
s'effectue par tous les moyens possibles. Pendant longtemps, la
sortie se faisait uniquement en parallèle, un fil par bit plus
un fil de 0 volt. Mais on en arrivait au point où le câblage
revenait plus cher que le capteur! Le gros avantage, cependant,
c'est que le code fourni est immédiat. On en est arrivé ensuite
à la transmission série, beaucoup plus économique en câblage,
mais avec un temps de réponse non négligeable du codeur
(sérialisation et désérialisation du code). Les années
passant, on s'est rendu compte que de toute façon les codeurs
sont reliés à des automates dont le temps de cycle est
relativement lent (10msec) d'où l'idée de faire faire au codeur
un travail plus important en négligeant son temps de réponse.
C'est l'entrée du microcontrôleur dans le codeur, qui apporte
sa souplesse et ses possibilités de programmation: Choix du code
de sortie, de la résolution, remise à X programmable, mise à
l'échelle... On arrive pour finir aux sorties bus de terrain.
Le codeur multitours est un codeur absolu qui compte également les tours. Un
8192/4096, par exemple, à un résolution de 8192 points par tour
et 4096 tours. Il y a 2 façons de compter les tours:
Mécaniquement et électroniquement. Mécaniquement, un système
de démultiplications et de disques optiques fait que l'on peut
lire le numéro de tour exactement comme une position absolue. Il
y a toujours un système de rattrapage de jeu spécifique à
chaque constructeur. Electroniquement, une paire d'aimants et
d'ILS (interrupteurs à lames souples) génèrent un code gray
sur deux bits, un µcontrôleur est chargé du comptage, qui doit
se faire également hors tension, sinon le multitours perd tout
son intérêt.
Les bus de terrain sont tous basés sur le même
principe, la transmission RS485, qui est une transmission série
par boucle de courant, autorisant un maître et un nombre
important d'esclaves. Le but d'un bus de terrain, c'est de
pouvoir connecter de nombreux produits, même hétéroclites,
avec des câblages simples et une garantie de fonctionnement en
environnement industriel (fortement parasité). Chaque standard a
ses normes et son protocole de transmission. Ainsi le bus CAN,
très simple et populaire, même chez les bricoleurs, a donné
naissance à Device Net et Can Open, deux standards très lourds
à gérer au niveau logiciel mais dont le hard est rigoureusement
identique aux nombreux montages parus dans les revues
d'électronique. Pour qu'un produit (codeur par exemple) soit
déclaré comptatible, il doit subir une série de tests appelée
Certification, portant tant sur le matériel que sur le logiciel.
C'est la garantie pour l'utilisateur d'avoir du matériel qui
tient la route. On n'imagine pas des sociétés comme Renault
utiliser des produits non certifiés dans leurs chaines de
montage... La concurrence féroce que se livrent les différents
constructeurs
fait que les prix des produits sont en chute constante.