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Codeurs incrémentaux et absolus

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Codeurs de positionnement absolu et relatif

Le positionnement relatif

A partir d'un point de départ pouvant requérir une initialisationPour savoir d'où l'on part.
Le meilleur exemple : les imprimantes qui commencent par parcourir la largeur d'impression pour pré-positionner leur têtes d'impression
, la mesure d'un mouvement par comptage se nomme le
positionnement relatif

On divise en 0 et 1 une distance.
Exemple si l'on veut mesurer une translation de 16 cm avec une résolution d'1 cm, il faut un minimum de 16 valeurs comme représenté ci-dessous :
Piste incrémentale
Chaque vide est un trou ou une couleur réfléchissante à l'inverse de chaque carré bleu afin de reproduire des 0 et des 1 et de les compter !

Au millénaire dernier, et oui fin 1990'... Les souris d'ordinateur
Ci-dessus, ancienne souris à balle avec codeur à trousCodeur incrémental souris PC
Aujourd'hui par capteurs laser, le mouvement est déterminé par 'comptage' des imperfections du support.
Pour cette raison ces souris ne fonctionnement pas sur des miroirs ou fonds particuliers
utilisaient des disques percés pour mesurer leur rotation et déterminer la vitesse et le sens de déplacement (2 disques disposés à 90°).
Les moteurs pas à pas (Conseils+ et connexes), de par leur fonctionnement intrinsèqueLeur rotation est liée au nombre d'impulsions envoyée.
4 impulsion par tour et donc une positionnement à 90° près pour les moteurs rapides et jusqu'à 400 pas par tour et donc 0.9° de contrôle angulaire !
permettent l'économie de ce type de capteurs.

Pour cette raisons ils sont utilisés pour les besoins de positionnement :
  • Robotique et cartes d'axe
  • Avance de tours et fraiseuse numériques
  • Informatique (disque dur mécanique, imprimante...)
  • Positionnement du papillon de gaz
  • ...

Déterminer le sens !


Certains codeurs permettent de descriminer le sens du mouvement avec 2 pistes décalées de ½ bit. Ainsi, suivant quel signal est en avanceSi le bleu est en avance sur le noir : on se déplace de gauche à droite.
Sinon, si c'est le noir : de droite à gauche !
, on détermine le sens :
Piste incrémentale 2 sens




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Codage absolu en binaire pur

Un codeur absolu ne requière aucune initialisation. On est capable à chaque instant, même après une coupure d'alimentation de savoir où l'on se trouve.
Souvent utilisé pour des codeurs rotatifs, il nécessite un nombre de bits d'autant élevé que la résolution demandée sera importante.
Ainsi, sur l'animation ci-dessous avec 5 bits et 32 combinaisons (2^5 = 32) on pourra par exemple connaitre la position d'un objet (ici solidaire du palpeur en rouge) à 1/32° de la longueur totaleSi la distance est de 16 cm : 16 / 32 = 0.5 cm de résolution...
Résolution codage absolu
!
Animation codeur absolu

Codeur GRAY rotatif
En rotation, avec 4 bitsReprésentation des pistes d'un codeur rotatif 4 bits en binaire réfléchi ou Gray :
Codeur Absolu rotatif pistes
(2^4 = 16 combinaisons) on parvient à 360* / 16 = 22° de résolution et 11° avec 5 bits comme dans notre exemple...
Représenté par souci de simplification comme palpeur mécanique, le système exploite généralement une lecture optique...
Son principal inconvénient est son coût dû à la précision requise pour sa réalisation...




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Pourquoi le code gray ?

Que le capteur soit optique, mécanique ou magnétique ; les transitions sont toujours imparfaites !
1
2
3
Transition binaire parfaite
En théorie, comme sur l'animation ci-dessus, la piste d'un poids se terminerait exactement là où commencerait la suivante...

La transition serait parfaite !
Transition binaire réelle : creux ou trou
En pratique, dans le monde réel, soit comme ci-dessus une piste s'arrête avant que ne commence la suivante...
Et là l'erreur réside dans l'apparition d'un 00 (0 en décimal) entre la valeur 1 et 2...
Erreur, aléas de fonctionnement !
Transition binaire avec chevauchement
Soit comme ici, la suivante commence avant même que la précédente ne soit réellement terminée...
Ici c'est la combinaison 00 qui apparaît (décimal 0) !
Erreur, aléas de fonctionnement !

Erreurs de comptage binaire sans Gray

1
2
3
4
5
6
  1. 00
  2. 01
  3. 10
  4. 11

Dans cette suite de 6 écrans, nous allons observer les valeurs binaires en gras en erreur avec à leur gauche, la valeur décimale correspondante.
  1. 00
  2. 01
  3. 10
  4. 11

Partons du principe que la valeur 00 (0 décimal) est active et donc représentée ici en vert...
  1. 00
  2. 01
  3. 10
  4. 11

La transition se déroule ici forcément correctement, seul le bit de poids 0 change et passe à 1. En vert la nouvelle valeur, en bleu la précédente...
  1. 00
  2. 01
  3. 10
  4. 11

Pour passer de 01 (1) à 10 (2) il convient de stopper le poids 0 et démarrer le 1... Donc comme vu précédemment 2 valeurs indésirables possibles représentées en rouge !
  1. 00
  2. 01
  3. 10
  4. 11

Le passage de 10 (2) à 11 (3) ne pose pas de souci particulier : 1 seul bit change !
  1. 00
  2. 01
  3. 10
  4. 11

Le retour de 11 (3) à 00 (0) implique là aussi le changement de 2 bits... catastrophe ! A nouveau 2 indésirables possibles !!!





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Le binaire réfléchi ou Gray

DécimalBinaire PurGray ou Réfléchi
0000000
1001001
2010011
3011010
4100110
5101111
6110101
7111100
On notera que désormais plus aucune incrémentation n'engendre le changement de plus d'1 seul et unique bit !
Je vous épargnerai les conversions, aujourd'hui on l'obtient très rapidement sur Internet...

Solveur

Le solveur utilise une bobine alimentée en alternatif qui tourne autour de 2 bobines statiques décalées de 90°.
Les déphasages obtenus entre ces signaux permet de se repérer à 360°. Un solveur est analogique




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Quiz sur le binaire réfléchi......


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Crée le 24 / 03 / 2018, der. màj le 26 / 04 / 2018 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 1978 fois
Difficulté : ★★★☆☆
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