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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
2 - Les codeurs de position
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
2 - Les codeurs de position
2 - Les codeurs de position
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 - Les codeurs de position
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
2-1 Les codeurs incrémentaux
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
2-1 Les codeurs incrémentaux
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
2-1 Les codeurs incrémentaux
2-1 Les codeurs incrémentaux
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
2-1 Les codeurs incrémentaux
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
Diamètre des rouleaux :
D = 100 mm
Machine à découper des profilés à longueurs
variables
Profilé à couper
Lames de
coupe
2-1 Les codeurs incrémentaux
Codeur
Diamètre des rouleaux :
D = 100 mm
Machine à découper des profilés à longueurs
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
Exemple d’application
2-1 Les codeurs incrémentaux
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
Exemple d’application
2-1 Les codeurs incrémentaux
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
Exemple d’application
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
2-1 Les codeurs incrémentaux
Exemple d’application
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
2-1 Les codeurs incrémentaux
Exemple d’application
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 »
2-1 Les codeurs incrémentaux
Exemple d’application
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)
2-1 Les codeurs incrémentaux
Exemple d’application
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
2-1 Les codeurs incrémentaux
2 - Les codeurs de position
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
2 - Les codeurs de position
2-2 Les codeurs absolus
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.
2 - Les codeurs de position
2-2 Les codeurs absolus
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