Capteurs de vitesse et position : Tachymétrie, Codeurs

Capteurs de vitesse et de position
Patrick ABATI - 07/12/2000
1. Tachymétrie ( génératrice tachymétrique )
Elledélivreunetensionproportionnelleàsavitessederotation.Sonprincipal
domained'applicationsesituedanslarégulationdevitessed'unmoteurélectrique
Lesystèmeévoluedesortequel'erreurdevitesseesoitnulle
Caractéristiques essentielles d'une tachymétrie
-vitessemaximalederotation(entoursparminute)
-constantedef.e.m.(envoltsà1000trs/mnouenv/tr/mn)
-linéarité(en%)
-ondulationcrêteàcrête(en%)
-courantmaximal
Pouratténuerl'ondulationsurlatensiondesortie,unfiltragepeuts'avérernécessaire:
Lafréquencedecoupuredufiltrepasse-basestdonnéepar:fc=1/(2.p.R.C)
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Différents types
1. génératrice à courant continu
L'excitationestassuréepardesaimantspermanents
U=E-r.IetU=Rc.I(Rcestlarésistancedecharge)
d'où:U=E/(1+r/Rc)=Ke.W/(1+r/Rc)=K.W
avecKe:constantedef.e.m.env/rd/setW:pulsationenrd/
Lacaractéristiquetension-vitesseestdonclinéaire
2. génératrice synchrone (alternateur)
L'excitation(rotor)estaussiassuréepardesaimantspermanents.Latensionde
sortiedoitêtreredresséeetfiltréeavantd'êtreexploitée
EetZsontlesf.e.m.etimpédanceparphase
V=E-Z.IetV=Rc.I(Rcrésistancedechargeparphase)
d'où:V=E/(1+Z/Rc)
Zestfonctiondelapulsationdesgrandeursélectriques,doncdépenddelavitessederotation
delagénératrice:lacaractéristiquetension-vitessen'estpluslinéaire
Tableau comparatif des génératrices tachymétriques
Génératrice àcourantcontinu synchrone
Linéarité bonne àvideseulement
Collecteuretbalais(entretien) oui non
Informationsensderotation ouiparlesignedelatension non
Prix élevécarfabricationdélicate pluséconomique
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2.Codeur incrémental (codeur relatif)
Principe:unelumièreémiseparunediodeélectroluminescenteestréfléchieparles
graduationsd'undisqueversunphototransistorquisesatureetsebloqueàlacadencedu
défilementdesgraduations
Lecodeurincrémentalestsurtoututilisédanslessystèmesdontletraitementde
l'informationestentièrementnumérique.Sesimpulsionssontcomptabiliséesdefaçonà
donneruneinformationconcernantlaposition(nombred'impulsionsdélivréesdepuisune
positiond'origine)ou/etuneinformationconcernantlavitesse(nombred'impulsionspar
unitédetemps).Danscederniercas,ilévitel'emploid'unegénératricetachymétrique(ilest
cependantpeuprécisauxtrèsbassesfréquencesderotation)
Uncodeurincrémentalpossèdegénéralementplusieursvoies:
-voieZdonnantuneimpulsionpartour
-voieAdonnantnimpulsionspartour
-voieBidentiqueàvoieA,maisdontlessignauxsontdéphasésde+ou-90°,suivantle
sensderotation
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Lasimpleutilisationd'unebascule Dpermetd'obteniruneinformationlogiqueconcernantle
sensderotation:
Caractéristiques principales d'un codeur incrémental
-nombredepointspartourounombred'impulsionspartour(exemple:500points/tr)
-nombredevoiesounombredepistes(exemple:6pistesA,B,Z,A*,B*,Z*)
-tensiond'alimentation
-vitessemaximalederotation
Téléchargerladocumentationtechnique...(572Ko)
3. Codeur absolu
Principe:undisqueestdiviséenpistes.Chaquepistecomporteunealternancede
secteursréfléchissantsetabsorbants.Commepourlecodeurincrémental,unémetteur-
récepteurparpistefournitlesinformations.Lenombredepistesfixelenombredepositions
discrètespouvantêtredéfinies:1piste=2positions,2pistes=4positions,3pistes=8
positions...npistes=2expnpositions
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Sonprincipalavantageestqu'ildonneuneinformationdepositionabsolue,alors
quelecodeurincrémentaldonnelapositionrelative(parrapportàunepositioninitiale
variable).Enrevanche,ilestpluscomplexe,dufaitqu'unegrandeprécisiondeposition
dépenddunombredepistes(alorsquelaprécisiond'uncodeurincrémentaldépend
seulementdunombredegraduationssurlapiste)
Exempled'uncodeurabsolu12pistes,soit4096points(212):
Comparaison de 2 codeurs 512 points
Typeducodeur Incrémental Absolu
Nombredepistes 3(A,B,Z) 9(A,B,C,D,E,F,G,H,I)
Nombredecapteurs(E-R) 3 9
Connecteur 5brochesutiles 11brochesutiles
Nombredepointspartour 512 512
Information1tour ImmédiateparZ Possiblepardécodagedespistes
A,B,C...
Informationsens Facileàélaboreràpartir
dessignauxAetB
Possible
Informationvitesse ComptagesurAouB ComptagesurA
Calcul du nombre de points d'un codeur
Mouvement circulaire
N=360x(1/P)x(Fm/Fc)
N:nombredepointsducodeur
P:précisionsouhaitéeendegrés
Fm:fréquencederotationdumobile
Fc:fréquencederotationducodeur
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