la fonction acquisition capteurs numÉriques les codeurs les capteurs didentification

LA FONCTION ACQUISITION

CAPTEURS NUMÉRIQUES

• LES CODEURS

• LES CAPTEURS D’IDENTIFICATION

Les capteurs numériques peuvent être employés pour :• Informer la P.C sur la position d’un élément mobile• Mesurer des déplacements• Mesurer des vitesses & accélérations

(avec un traitement approprié)

Table de machine

0 0 0

Table de machine

0 2 0

Table de machine

0 3 0

Table de machine

0 4 2

MoteurCapteur

numérique

Système vis-écrou

On appelle ces capteurs des CODEURS de position

1 - Introduction

1 - Introduction

D’autres capteurs numériques permettent :

• D’identifier des produits :

• D’échanger des informations relatives au produit (Quantité, caractéristiques, etc.) :

Lecteurs de codes à barre

Systèmes de lecture écriture inductive

2 - Les codeurs de position

On distingue deux types de codeurs :

• Les codeurs incrémentaux

• Les codeurs absolus

Les codeurs incrémentaux et absolus sont souvent des codeurs rotatifs

Mais on utilise parfois des codeurs linéaires pour certaines applications


Les codeurs incrémentaux et absolus rotatifs ont des éléments communs :

Ils utilisent un disque comportant une succession de zones opaques et de zones transparentes

Disque de codeur

incrémental

Disque de codeur absoluSecteur de disque

incrémental fortement agrandi



Les codeurs incrémentaux et absolus rotatifs ont des éléments communs :

Ils exploitent un signal lumineux à l’aide d’un système photoélectrique et le traduisent en signaux électriques

Codeur incrémental

Codeur absolu


2-1 Les codeurs incrémentaux

Ils sont constitués d’un disque comportant généralement une seule piste dont la gravure est une alternance de zones opaques et transparentes

Des photos transistors reçoivent ou non le faisceau et commutent en conséquence un circuit électronique, générant ainsi plusieurs signaux « carrés »

Les faisceaux lumineux traversent le disque en présence d’une zone transparente et se trouvent bloqués si c’est une zone opaque

La lumière émise par une diode électroluminescente est focalisée par une lentille et traverse un diaphragme qui génère trois faisceaux lumineux


On distingue ainsi 3 voies :

• La voie A permettant à chaque impulsion d’incrémenter (+1) ou de décrémenter (-1) le compteur d’impulsions

• La voie B permettant de déterminer le sens de rotation

• La voie Z (ou « top zéro ») permettant d’initialiser le compteur d’impulsions

Z

B

A

2-1 Les codeurs incrémentauxL’angle parcouru par le codeur entre deux fronts montants sur la voie A correspond à :

La précision de mesure du codeur

Z

B

A

Précision

Précision

Le nombre n d’intervalles par tour s ’appelle :

La résolution du codeur

2-1 Les codeurs incrémentauxOn peut encore augmenter la précision :

• En utilisant les fronts montants et descendants de la voie A

• En utilisant les fronts montants et descendants des voies A et B

Précision DOUBLÉE

Précision QUADRUPLÉE

Z

B

A

Précision

Z

B

A

Précision


Problèmes de parasites :• Des parasites en ligne peuvent être comptabilisés et

fausser le comptage des impulsions

• Certains codeurs génèrent des signaux complémentaires à ceux des voies A et B

Solution :

A + A

A

A

Parasite en ligne

On doit avoir : A A=1,

si A A=0, alors il y a parasite.

Choix d’un codeur incrémental :

Pour rendre le codeur compatible avec l’application et avec l’automate, il est nécessaire de déterminer :

• La résolution (ou nombre de points par tour)

• La fréquence des impulsions délivrées

• Les caractéristiques électriques



On désire couper des profilés à différentes longueurs sur une machine automatisée

Deux rouleaux d’entraînement permettent d’obtenir la longueur de profilé désirée

Codeur

Diamètre des rouleaux :

D = 100 mm

Machine à découper des profilés à longueurs

variables

Profilé à couper

Lames de

coupe

Exemple d’application



Un codeur incrémental est relié directement à l’axe d’un des galets (il n’y a donc pas de réduction de fréquence)

La longueur des profilés souhaitée peut varier de 0,02 m à 1 m

Codeur


D = 100 mm


variables

Profilé à couper

Lames de

coupe


Codeur


D = 100 mm


variables

Profilé à couper

Lames de

coupe

On désire une précision de longueur de : 1 mm

La fréquence de rotation des rouleaux est de 60 min-1



Données techniques du système :

Longueur de coupe : 0,02 m < L < 1 m

Précision : 1 mm

Fréquence rotation rouleaux : 60 min-1

Diamètre galet : 100 mm

Rapport réduction : K = 1

Codeurs disponibles d’après le fournisseur :

Nombre de points par tour :• 100• 360• 500• 1000• 1024

Automate : TSX37 22

Entrées TOR PNP+ entrées de comptage rapide



a) Calculer la résolution n du codeur permettant d’obtenir la précision

Avec :n : résolutionK : rapport de réductionp : Périmètre du galetq : Précision

Diamètre Galet

2..R

q

1K .p

n =

Précision q


a) Calculer la résolution n du codeur permettant d’obtenir la précision

Avec: K : 1p : 314 mmq : 1 mm

n = 314 points/tour

Dans le catalogue fournisseur, on prend :

n = 360 points/tour



Diamètre Galet

2..R

q

1K .p

n =

Précision q

Caractéristiques des entrées de l’API :

Fréquences admissibles par les entrées :

Entrée TOR « rapide » : 500 Hz

Entrée de comptage intégrée (TSX CTZ) : 10 kHz

Carte de comptage rapide (option): 40 kHz

Caractéristiques du codeur :

Résolution: n = 360 pts /tour

Fréquence de rotation : N = 60 min-1



b) Calculer la fréquence des impulsions pour vérifier la compatibilité des entrées de l’API

b) Calculer la fréquence des impulsions pour vérifier la compatibilité des entrées de l’API

160

f = . N . nAvecF en HzN en min –1

n en points par tour

La fréquence des impulsions délivrées par le codeur dépend de la résolution et de la fréquence de rotation du codeur

Dans notre application, on obtient :

f = 360 Hz

Le codeur peut être raccordé sur une entrée TOR « rapide »



c) Vérifier les caractéristiques électriques

Caractéristiques des entrées de l’API :

Entrées : PNP ou NPN

Tension d’alimentation : 24 V CC

Caractéristiques du codeur :

Sorties : PNP ou NPN

Tension d’alimentation : 10…30 V

Raccordement sur les entrées:

%I1.0 %I1.1 %I1.2 %I1.3

Consulter la documentation de l’API pour les diverses possibilités de raccordement

Configurer ces entrées en entrées rapides (configuration logicielle)



Avantages et inconvénients des codeurs incrémentaux :

Avantages :• Peu de connexions (3 à 5 fils pour les signaux connectés à l’API ; 2 fils

pour l’alimentation)

• Peu d’entrées automate nécessaires

Inconvénients :

Nécessité d’utiliser des entrées rapides ou des cartes de comptage spécialisées

• En cas de coupure d’énergie sur la PC, la valeur courante du compteur d’impulsions est perdue, nécessitant une remise à zéro

• D’où nécessité d’une procédure de prise d’origine



2-2 Les codeurs absolus

Les faisceaux lumineux émis par plusieurs diodes électroluminescentes sont dirigés à travers un disque comportant plusieurs pistes comportant des zones opaques et d’autres transparentes,vers des phototransistors

À chaque position angulaire du codeur correspond l’envoi d’un code binaire sur x bits.

Le nombre de bits x correspond au nombre de pistes du disque.

110010001

010011001

Dans notre exemple, x = 9soit 9 pistes donc 9 bits



Pour une rotation supérieure à 1 tour, un système de disques secondaires mis en rotation par des engrenages permet de savoir le nombre de tours effectués.

Le codage des disques secondaires suit le même principe que le disque principal.



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