Quand un codeur absolu est-il adapté à votre conception ?

Lorsque vous devez mesurer la vitesse, la direction du mouvement ou la position d’un arbre rotatif, vous aurez probablement besoin d’un encodeur rotatif. Et lorsqu’il est temps d’en choisir un, il existe deux types principaux à considérer : l’encodeur incrémental et l’encodeur absolu.

Faire le bon choix est important, c'est pourquoi nous avons élaboré ce court guide sur les encodeurs absolus, pour vous aider à comprendre ce qu'ils sont, en quoi ils diffèrent des encodeurs incrémentaux et les situations où vous pourriez en avoir besoin.

Qu'est-ce qu'un encodeur absolu ?

Un encodeur absolu fournit une valeur de position unique ou un mot de données à chaque point de rotation, représentant la position « absolue » de l'encodeur. Dès l'instant où vous l'allumez, un encodeur absolu peut vous indiquer la position exacte de l'arbre rotatif qu'il mesure. Il réalise cela en utilisant un capteur optique, magnétique ou capacitif pour lire un code unique sur un disque qui tourne avec l'arbre. Fondamentalement, un encodeur absolu peut effectuer cette tâche sans avoir besoin de faire tourner l'arbre et peut garder une trace de cette position même en cas de perte temporaire de courant. Plus il y a de codes uniques sur le disque de l'encodeur, plus votre lecture de la position sera précise.

Les résolutions sont exprimées en termes de bits (chiffres binaires) correspondant au nombre de mots de données uniques sur une révolution. Les codeurs absolus existent également en versions mono-tour et multi-tours. Les codeurs mono-tour fournissent des données de position sur une révolution complète, 360°, avec une sortie qui se répète à chaque révolution de l'axe. Les codeurs multi-tours fournissent également des données de position sur un tour, mais disposent d'un compteur de « tours » supplémentaire qui mesure le nombre de révolutions.

Encodeurs absolus vs incrémentaux

Inversement, un encodeur incrémental fonctionne en générant des impulsions lorsque l'arbre tourne. Un encodeur incrémental typique génère 2 signaux carrés déphasés de 90 degrés. Ces impulsions doivent être suivies ou comptées par des systèmes électroniques externes à l'encodeur.

Les résolutions sont représentées par le nombre d'impulsions par révolution, PPR, et indiquent le nombre d'impulsions hautes qu'un encodeur incrémental générera à partir de l'une de ses sorties en onde carrée.

Étant donné que la sortie d'un encodeur incrémental se trouve toujours dans l'un des 4 états répétitifs, l'encodeur doit être référencé à un emplacement fixe connu ou « home » pour fournir des informations de positionnement significatives. À partir de l'emplacement home, souvent aligné avec l'impulsion d'index de l'encodeur, le changement incrémental de rotation de l'arbre peut ensuite être suivi et la position absolue de l'arbre connue. Cela doit se produire à chaque fois que vous allumez l'encodeur incrémental ou en cas de perte temporaire de courant. Par conséquent, il faut plus de temps pour obtenir la lecture de la position absolue – et l'arbre doit tourner pour la fournir.

Les codeurs incrémentaux sont moins complexes que les modèles absolus, et donc généralement moins coûteux (bien que la différence de prix se réduise). Si vous surveillez uniquement la vitesse, la direction du mouvement ou la position relative, un codeur incrémental est généralement la meilleure option, mais lorsque la position absolue est votre principale préoccupation, un codeur absolu est la solution à privilégier.

Pourquoi choisir un codeur absolu plutôt qu'un codeur incrémental ?

Tout d'abord, parce qu'un encodeur absolu conserve la position de l'arbre, la position est connue dès que vous l'alimentez en énergie. Il n'est pas nécessaire d'attendre qu'une séquence de référencement ou de calibration soit terminée, et vous pouvez obtenir plus rapidement les données de position dont vous avez besoin au démarrage ou après une panne de courant, même si l'arbre a été tourné pendant que l'encodeur était hors tension.

Connaître la position absolue lors du démarrage peut être essentiel dans de nombreux systèmes, où, dans certaines positions, il est sûr de continuer à faire tourner l’arbre dans une direction, mais pas dans l’autre. Selon l’application, une erreur pourrait endommager l’équipement, causer des blessures corporelles ou pire. Dans de telles situations, il est crucial de connaître la position exacte de votre dispositif rotatif avant que toute pièce ne bouge.

Tout aussi important, un encodeur absolu fournit une position réelle en temps réel. Alors que de plus en plus de systèmes deviennent numériques avec des connexions à un bus de communication central, la capacité de sonder l'encodeur pour obtenir la position en temps réel, à tout moment et selon les besoins, avec une latence minimale, est un grand avantage. Pour suivre votre position avec un encodeur incrémental, même après la séquence de référencement, vous devez suivre tous les impulsions avec un circuit externe (généralement via un décodage en quadrature). En plus du circuit externe nécessaire, cela signifie également qu'il existe une certaine latence dans la détermination de la position.

Il existe également d'autres avantages. Les systèmes qui intègrent des encodeurs absolus sont généralement moins sensibles au bruit électrique, car ils obtiennent la position en lisant un code vérifié pour les erreurs à partir d'encodeurs binaires, ou numériquement via un bus série, plutôt que par des encodeurs incrémentaux qui doivent compter les impulsions.

Cela est lié au fait qu'il est relativement simple de combiner plusieurs encodeurs absolus dans le même système – peut-être pour l'automatisation industrielle ou dans un bras robotisé avec plusieurs articulations. Si vous utilisez des encodeurs incrémentaux, surveiller les sorties de plusieurs dispositifs peut devenir très complexe, nécessitant une puissance de traitement importante. Mais avec des encodeurs absolus, en particulier ceux que vous pouvez connecter à un bus de communication central, vous pouvez obtenir des données de chacun individuellement, ce qui demande beaucoup moins de puissance de traitement pour interpréter les relevés.

Applications des encodeurs absolus

Après avoir présenté les différences clés entre les encodeurs absolus et incrémentaux, examinons brièvement quelques scénarios spécifiques où les encodeurs absolus sont utilisés.

Un marché clé est la robotique – un domaine en expansion rapide couvrant une grande variété de secteurs. Dans la fabrication, vous trouverez des bras robotiques utilisés pour l'assemblage, le soudage, la pulvérisation de peinture et d'autres tâches. Vous les retrouverez également dans le domaine de la santé. La chirurgie à distance, par exemple, nécessite d'importantes quantités d'informations positionnelles extrêmement précises provenant de bras robotiques. Les robots d'assistance à domicile sont un autre cas d'utilisation émergent pour les codeurs absolus.

Cependant, ce n'est qu'un domaine, avec de plus en plus de systèmes passant au numérique et l'écart de prix entre les encodeurs incrémentaux et absolus se réduisant, la variété des applications pour les encodeurs absolus devient presque infinie, tant sur les marchés industriels que consommateur. Des portails automatisés et des stabilisateurs de caméra à l'automatisation des usines, les encodeurs absolus constituent une méthode extrêmement efficace et de plus en plus économique pour déterminer la position.

Options d'encodeur absolu

Choisir le bon type d'encodeur pour la conception de votre produit est essentiel, c'est pourquoi il est si important de comprendre les principales différences entre les encodeurs incrémentaux et absolus. Avec la réduction des écarts de prix et l'évolution des technologies, les encodeurs absolus offrent de nombreux avantages distincts par rapport à leurs homologues incrémentaux, ce qui en fait une option intéressante pour vos besoins en retour de position.