Lorsque vous devez mesurer la vitesse, le sens de déplacement ou la position d'un arbre rotatif, vous aurez probablement besoin d'un codeur rotatif. Et lorsqu'il s'agira d'en choisir un, il y aura deux principaux types à considérer : le codeur incrémental et le codeur absolu.

Faire le bon choix est important, c'est pourquoi nous avons préparé ce bref guide des codeurs absolus, pour vous aider à comprendre ce qu'ils sont, en quoi ils diffèrent des codeurs incrémentaux et dans quelles situations vous pourriez en avoir besoin.

Qu'est-ce qu'un codeur absolu ?

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

Les résolutions sont représentées en bits (chiffres binaires) qui correspondent au nombre de mots de données uniques sur une révolution. Les codeurs absolus sont également disponibles en versions mono-tour et multi-tours. Les codeurs mono-tour fournissent des données de positionnement sur une révolution complète, 360°, la sortie se répétant à chaque révolution de l'arbre. Les codeurs multi-tours fournissent également des données de positionnement sur un seul tour, mais disposent d'un compteur de « tours » supplémentaire qui mesure le nombre de révolutions.

Codeurs absolus vs. incrémentaux

Inversement, un codeur incrémental fonctionne en générant des impulsions lorsque l'arbre tourne. Un codeur incrémental typique génère 2 ondes carrées déphasées de 90 degrés. Ces impulsions doivent être suivies ou comptées par une électronique externe au codeur.

Formes d'onde typiques du codeur incrémental déphasées de 90°

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

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

Les codeurs incrémentaux sont moins complexes que les modèles absolus et, par conséquent, généralement moins chers (bien que l'écart de prix se réduise). Si vous ne surveillez que la vitesse, le sens 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.

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

Tout d'abord, parce qu'un codeur absolu maintient la position de l'arbre, la position est connue dès que vous lui fournissez de l'énergie. Vous n'avez pas besoin d'attendre qu'une séquence de mise à l'origine ou d'étalonnage se termine et vous pouvez obtenir les données de position dont vous avez besoin plus rapidement au démarrage ou après une panne de courant, même si l'arbre a été tourné pendant que le codeur était éteint.

Connaître la position absolue au démarrage peut être essentiel dans de nombreux systèmes, où, dans certaines positions, il est sûr de continuer à faire tourner l'arbre dans un sens, mais pas dans l'autre. Selon l'application, se tromper à ce sujet pourrait endommager l'équipement, blesser des personnes, voire pire. Dans de telles situations, il est essentiel de connaître la position exacte de votre appareil rotatif avant que toute pièce ne bouge.

Tout aussi important, un codeur absolu fournit une position réelle en temps réel. De plus en plus de systèmes devenant numériques avec des connexions à un bus de communication central, la possibilité d'interroger le codeur pour la position en temps réel quand et au besoin, avec une latence minimale, est d'un grand avantage. Pour suivre votre position avec un codeur incrémental, même après la séquence de mise à l'origine, vous devez suivre toutes les impulsions avec des circuits externes (généralement via un décodage en quadrature). En plus des circuits externes nécessaires, cela signifie également qu'il y a une certaine latence dans la détermination de la position.

Les codeurs absolus génèrent un « mot » numérique unique pour chaque position dans sa résolution indiquée

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

Lié à cela, il est relativement simple de combiner plus d'un codeur absolu dans le même système – peut-être pour l'automatisation d'usine ou dans un bras robotique avec plusieurs articulations. Si vous utilisez des codeurs incrémentaux, la surveillance des sorties de plusieurs appareils peut devenir très compliquée, nécessitant une puissance de traitement importante. Mais avec les codeurs absolus, en particulier ceux que vous pouvez connecter à un bus de communication central, vous pouvez obtenir des données de chacun individuellement, ce qui nécessite beaucoup moins de puissance de traitement pour interpréter la lecture.

Applications des codeurs absolus

Après avoir exposé les principales différences entre les codeurs absolus et incrémentaux, examinons brièvement quelques scénarios spécifiques où les codeurs 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 trouverez également dans les soins de santé. La chirurgie à distance, par exemple, nécessite de grandes quantités d'informations de positionnement exceptionnellement 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 qui deviennent numériques et l'écart de prix entre les codeurs incrémentaux et absolus se réduisant, la variété des applications des codeurs absolus devient presque infinie, à la fois sur les marchés industriels et grand public. Des portails automatisés et des cardans de caméra à l'automatisation d'usine, les codeurs absolus sont un moyen très efficace et de plus en plus économique de déterminer la position.

Options de codeurs absolus

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