Principe de fonctionnement Codeur optique

Le codeur est un détecteur capable de renseigner en temps réel la position et le déplacement d’un objet mobile. Il mesure une distance ou un angle de rotation. Le codeur rotatif est un capteur de position angulaire. Accouplée mécaniquement à un arbre, la rotation de son axe fait tourner un disque comportant sur toute la circonférence une succession de parties opaqc et de parties transparentes. Cc disque passe entre des diodes électroluminescentes (source de lumière) et des photodiodes réceptrices. En traversant successivement des parties opaques et transparentes, le rayon lumineux crée un signal analogique sur les photodiodes.
Certains codeurs utilisent le principe de la réflexion. Les lumières émises par les diodes électroluminescentes sont réfléchies par les graduations d’un disque vers les phototransistors qui se saturent et se bloquent à la cadence du défilement des graduations. Dans ce cas ic disque comporte une succession de secteurs réfléchissants et absorbants.
Une interface électronique intégrée au codeur amplifie cc signal et ic remet en forme en signal carré. Ce signal sera traité par la suite par les automates programmables ou par des commutateurs à cames électroniques.
Deux grandes familles de codeurs existent, qui se distinguent par les différentes conceptions de leur disque optique: codeur incrémental et codeur absolu.
Codeur incrémental

Figure 8.43 — Codeur incrémental.
fl Résolution du codeur
Le codeur incrémental est caractérisé par le nombre d’impulsions ou dc « points » délivrés à chaque tour, par exemple un codeur à 500 points, pour 500 impulsions. Ces points servent de repère angulaire dc rotation.
Plus le nombre de points est élevé, plus la précision est élevée et plus le codeur est coûteux. La résolution caractérise la précision du codeur. Sur le disque d’un codeur à 500 points, chaque transition 0-l correspond à un angle de 360/500 = 0,72e.
Détermination du sens de rotation
Avec deux pistes de points sur le disque, on obtient deux signaux électriques A et
B déphasés qui, par le traitement, permettent de connaître le sens de la rotation
(figure 8.44).

Figure 8.44 — Les signaux déphasés indiquent le sens de rotation.

D Top de synchronisation
Le codeur incrémental délivre un troisième signal Z. Le top dc synchronisation est une impulsion par tour dont la durée correspond à 90 électrique.
• Codeur absolu
Le principe de fonctionnement optique est le même que celui du codeur incrémental, la différence se situant dans la forme des signaux délivrés et l’utilisation. II emploie le principe des codes binaires qui sont de deux types: binaire pur ou naturel et binaire réfléchi ou code Gray.
D Codeur à code binaire naturel
En partant du centre du disque, la première piste est composée d’une moitié opaque et d’une moitié transparente. La lecture de cette piste permet de déterminer dans quel demi-tour du disque on se situe. C’est la piste MSB (most significant bit) qui correspond au bit du poids le plus fort.
La piste suivante est divisée en quatre quarts consécutivement transparents et opaques. La lecture de cette piste permet de déterminer dans quel quart de tour on se situe.
Ensuite les autres pistes sont divisées en huit portions, puis en seize portions et ainsi de suite avec une progression dc 2.

Figure 8.45 — Disque en code binaire.
La dernière piste, la plus à l’extérieur, est la piste i.SB (least sinificant bit) correspondant au hit de poids ic plus (iible.
La lecwre simultanée dc toutes les pistes donne un code binaire représentatif dc la position du disque dans ie tour.
Si on appelle Nie nombre dc pistes, la dernière piste possédera 2’ points. C’est la valeur dc la résolution du codeur.
Le codeur délivre un code binaire de N bits correspondant au nombre de pistes. I.e câblage du codeur utilise clone N entrées de voies parallèles du système de traitement.
Codeur à code Gray

Figure 8.46 — Disque en code Gray.
La façon de concevoir les pistes est la même que celle du disque à code binaire naturel. La différence réside dans la disposition des trames.
La première piste en partant du centre est divisée en une partie opaque et une partie transparente.
La piste suivante en allant vers l’extérieur est la même que la première mais est disposée dc manière à déphaser dc 900 électrique.
Les pistes suivantes sont divisées en quatre parties alternativement opaques et transparentes, ensuite en huit portions, puis en seize portions et ainsi de suite.