Quelle résolution d'encodeur choisir ?

Sujet :

•  Quelle résolution de codeur doit être choisie au minimum pour un bon résultat de contrôle ?

Solution :

La résolution minimale recommandée du codeur dépend des exigences du contrôle et de l'application.

1.) Contrôle unique du courant/couple avec FOC (Field Oriented Control)

Si un moteur sans balais et un contrôleur tel qu'une EPOS4 offrant une commutation sinusoïdale ou une FOC (= Field Oriented Control) sont utilisés, l'utilisation d'un codeur monté de manière rigide sur l'arbre du moteur (et pas seulement les capteurs à effet Hall) est obligatoire. La meilleure façon d'y parvenir est de combiner un moteur avec un codeur monté en usine. 

Règle de base :
Il doit y avoir un codeur incrémental avec au moins 500 cpt (= comptes par tour) ou un codeur absolu avec au moins 11 bits de résolution par tour, qui soit monté de manière rigide sur le côté du moteur.

2.) Contrôle de la vitesse

Si un contrôle de vitesse est utilisé, la résolution du codeur influence sur la qualité du contrôle et sur la précision de la mesure de la vitesse. En particulier dans le cas de faibles vitesses et / ou d'une faible résolution du codeur, il y a une oscillation remarquable (= "bruit") du signal de vitesse mesuré évident qui ne correspond pas à la vitesse réelle stable du moteur. Vous trouverez plus d'informations sur le sujet de la mesure de la vitesse dans le document suivant :

• Speed measurement and Accuracy of speed control

Règle de base :
Un codeur (monté sur l'arbre du moteur) avec 500 cpt. est déjà très bien adapté pour le contrôle de la vitesse jusqu'à environ 5 rpm.
Si l'application exige un fonctionnement à très basse vitesse ou une mesure précise de la vitesse, il faut choisir des résolutions de codeur plus élevées. Les différentes gammes de codeurs maxon offrent des résolutions allant jusqu'à 1024 cpt (par ex. ENX EASY), 6400 cpt (par ex. MILE) ou même 65536 cpt (par ex. RIO).

3.) Contrôle de position

Dans le cas d'un contrôle de position, la précision de position requise par l'application doit être prise en compte.

Règle de base :
La résolution du codeur doit être au moins 2 à 4 fois supérieure à la précision de position requise.
Exemple:
Si une application exige une précision de positionnement de l'arbre moteur de 0,1°, on choisit généralement un codeur incrémental de 2048 cpt (= 8192 incr./tour => 0,044 °/tour) ou un codeur absolu avec une résolution de 13 ou 14 bits par tour.

Piège possible : Jeu et élasticité
Soyez conscient que dans le cas d'engrenages avec un jeu ou une certaine élasticité de la chaîne cinématique (par exemple, courroies, accouplements), la précision de la position de la charge peut être plus mauvaise que prévu sur la base de la résolution du codeur de l'arbre moteur correctement sélectionné. Le jeu des engrenages est souvent de l'ordre de 0,3° ... 2°. Selon la direction du mouvement, la position de la charge peut finalement varier de 0,3° ... 2°, bien que le codeur monté sur l'arbre du moteur transmette toujours les mêmes données de position parfaitement précises, reproductibles et stables. Une possibilité pour résoudre ces problèmes est d'utiliser des engrenages avec un jeu réduit ou même sans jeu. Une autre possibilité consiste à utiliser une commande dite "à double boucle". "La commande à double boucle permet d'obtenir un positionnement précis de la charge, même dans le cas de chaînes cinématiques présentant un jeu et/ou une élasticité.  Le contrôle "Dual Loop" est basé sur un encodeur monté sur l'arbre du moteur et un encodeur (ou une échelle linéaire) monté sur la charge. Vous trouverez plus d'informations sur le contrôle "Dual Loop" ici :

• EPOS4: Dual loop control

Remarque supplémentaire :

• Résolution réelle de l'encodeur incrémental numérique
  Un codeur incrémental numérique fournit des impulsions déphasées de 90° par ses canaux A et B (plus des lignes de signaux inversées pour une meilleure immunité aux signaux). Le contrôleur détermine le sens de rotation et la position sur la base des deux canaux de signaux déphasés de 90°. Sur la base du comptage des fronts d'impulsion, le contrôleur est capable de traiter une résolution de position 4 fois plus élevée que celle spécifiée par la valeur "cpt" du codeur. L'unité des données de position s'appelle alors "Incréments" ou "Quadcounts".
  Exemple:
  Dans le cas d'un codeur de 500 cpt., le contrôleur compte totalement 2000 (= 4 x 500) fronts de signal ou ce que l'on appelle des incréments ou des quadruple-comptes par tour de l'arbre du codeur. Ces 2000 incréments correspondent à un mouvement de 0,18° de l'arbre du codeur.
  
  
• Résolution des codeurs absolus
  La résolution des codeurs absolus est généralement spécifiée sous forme de valeur binaire. La résolution spécifiée d'un tour correspond à 2^n incréments par tour de l'arbre moteur ou à une résolution de 360°/(2^n) d'un tour de l'arbre du codeur. ('n' représente la valeur binaire spécifiée).
  Exemple:
  Un tour d'un codeur absolu avec une résolution de 12 bits par tour correspond à 4096 (= 2^12) incréments par tour ou à une résolution de 0,088° (= 360°/4096) du mouvement de l'arbre du codeur.