CODEURS OPTIQUES 1 PROBLEMATIQUE Le système d’ouverture de porte automatique suivant nécessite la connaissance de la position des portes, afin de le piloter correctement. Un codeur incrémental de résolution 1024 pt, directement monté sur l’axe moteur, a été choisi pour cette application. Extrait du cahier des charges : Vitesse d’ouverture < 0.12m/s, Transmission Poulie (Ф=40mm) courroie, Course totale des portes L = 1m. Précision de positionnement p = 1mm. Choix du capteur : Le capteur doit permettre d’obtenir la précision souhaitée, L’exploitation du signal du capteur permet de connaitre la vitesse de rotation du moteur et donc la vitesse de déplacement de la porte. Signal obtenu : Nimp = 2500 impulsions Fréquence : 500 Hz t (s) Objectif : Informations de position et de vitesse DETERMINER la fréquence de rotation mesurée, la relation entre le nombre d’impulsions et la position des portes, ainsi que la précision de position. Cours & TD Codeurs optiques 1/4 2 DEUX TYPES DE CODEUR OPTIQUE Le codeur incrémental Le codeur absolu Son disque comporte en général 3 pistes (A, B, Z). Le Son disque peut comporter un grand nombre de nombre de fenêtre (ou points) de la piste A correspond à piste. Le codage des pistes est réalisé avec un nombre la résolution du codeur. codé en binaire. 9 0 Résolution de 90 points Le déphasage entre le signal de la voie A et celui de la Le disque ci-dessus possède 8 pistes soit 2^8 = 256 voie B permet en observant le front montant de A de combinaisons. Ce nombre correspond à sa résolution. déterminer le sens de rotation. Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7 Bit 8 A B A B La piste intérieure (Z) permet de compter les tours. MESURES de vitesse et de position relative. MESURES de vitesse et de position absolue. (position initiale connue : N = 0000 00002) 3 RESOLUTION D’UN CODEUR Portes automatiques : La résolution d’un codeur optique correspond aux nombre de points de mesure sur un tour entier : Résolution de 1024 pas / tr (donnée constructeur) Codeur incrémentale : nombre de "fenêtre". Codeur absolue : lié au nombre n de pistes 2n. La résolution permet de déterminer la précision de mesure du codeur. Cours & TD Codeurs optiques 2/4 2 impulsions 4 DETERMINATION DE LA PRECISION La précision d’un codeur correspond au déplacement angulaire du disque entre : 2 impulsions dans le cas d’un codeur incrémental 2 secteurs dans Le cas d’un codeur absolu. Cet angle est souvent exprimé en degré. Angle en degré Portes automatiques : Précision codeur : Δθ = 360/1024 = 0,352 ° Relation Transmission : x = R.θ (θ en Rad) Précision position : Δx = 20 x 0,352 x 2π / 360 = 0,123 mm 5 RELATIONS : INFORMATIONS – GRANDEURS CINEMATIQUES Seul, le cas du codeur incrémental est traité ici … 5.1 POSITION Expression de la position angulaire du codeur : θ = N x Δθ θ : position angulaire (°, rad ou tr) Nimp : Nbre impulsion 5.2 Portes automatiques : Position angulaire : θ = Nimp x Δθ = 879 ° = 15,3 Rad = 2,44 tours VITESSE Expression de la vitesse angulaire du codeur : Portes automatiques : f = 1/60xNxR f : fréquence du signal (Hz) N : Fréquence de rotation (tr/min) R : Résolution (pas/tr) 5.3 Fréquence de rotation : N = 500x60/1024 = 29,3 Tr / minRad Vitesse de rotation : w = 2π.N/60 = 3,07 rad/s INTEGRATION AU MECANISME : DEPLACEMENT DES PORTES Portes automatiques : V = 0,02 x 3,07 = 0,0614 m/s N et θ V et x X = 0,02 x 15,3 = 0,306 m V = R.w = 30,6 cm X = R.θ Cours & TD = 61,4 mm/s Codeurs optiques 3/4 6 APPLICATION : ASTROLAB Le télescope motorisé SET assure de manière automatique le pointage et le suivi d’un objet céleste. L’acquisition de la vitesse et de la position du tube optique s’effectue au niveau des arbres de sortie de chacun des moteurs d’axe à l’aide de capteurs spécifiques appelés « codeurs ». VT1 Arbre de sortie moteur Disque denté Emetteur infra-rouge T1 LED T2 Récepteurs infra-rouge VT2 L’émetteur infra-rouge est une LED spéciale, les récepteurs sont deux photo-transistors T1 et T2. Le disque, lié à l’arbre de sortie du moteur, provoque, lorsqu’il tourne, la coupure et le rétablissement du faisceau lumineux entre la LED et les transistors. Il s’ensuit que les transistors sont alternativement bloqués ou saturés. Relevés des signaux ENCA et ENCB dans le sens direct puis inverse : Q1. Quelle est la vitesse de rotation du moteur pour chaque sens ? Q2. Sachant que le rapport de réduction entre l’axe de sortie de l’embase et l’arbre du moteur d’azimut vaut 1/12320, à combien d’impulsions du codeur correspond un tour de l’embase ? En déduire le format binaire (nombre de bits) minimal du compteur associé. Q3. Pourquoi le codeur a-t-il 2 signaux de sortie ENCA et ENCB ? Expliquer en détail. Cours & TD Codeurs optiques 4/4
