LA FONCTION ACQUISITION

1. LA FONCTION ACQUISITION CAPTEURS NUMÉRIQUES • LES CODEURS • LES CAPTEURS D’IDENTIFICATION

2. Table de machine Table de machine Table de machine Table de machine Capteur numérique Moteur Système vis-écrou 0 0 0 0 2 0 0 3 0 0 4 2 1 - Introduction 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) On appelle ces capteurs des CODEURS de position

3. 1 - Introduction D’autres capteurs numériques permettent : • D’identifier des produits : Lecteurs de codes à barre • D’échanger des informations relatives au produit (Quantité, caractéristiques, etc.) : Systèmes de lecture écriture inductive

4. Les codeurs incrémentaux • Les codeurs absolus 2 - Les codeurs de position On distingue deux types de codeurs :

5. 2 - Les codeurs de position Les codeurs incrémentaux et absolus sont souvent des codeurs rotatifs Mais on utilise parfois des codeurs linéaires pour certaines applications

6. Disque de codeur incrémental Disque de codeur absolu Secteur de disque incrémental fortement agrandi 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

7. 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 absolu Codeur incrémental

8. Ils sont constitués d’un disque comportant généralement une seule piste dont la gravure est une alternance de zones opaques et transparentes La lumière émise par une diode électroluminescente est focalisée par une lentille et traverse un diaphragme qui génère trois faisceaux lumineux Les faisceaux lumineux traversent le disque en présence d’une zone transparente et se trouvent bloqués si c’est une zone opaque Des photos transistors reçoivent ou non le faisceau et commutent en conséquence un circuit électronique, générant ainsi plusieurs signaux « carrés » 2 - Les codeurs de position 2-1 Les codeurs incrémentaux

9. 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

10. Précision 2-1 Les codeurs incrémentaux L’angle parcouru par le codeur entre deux fronts montants sur la voie A correspond à : La précision de mesure du codeur Le nombre n d’intervalles par tour s ’appelle : La résolution du codeur

11. 2-1 Les codeurs incrémentaux On peut encore augmenter la précision : • En utilisant les fronts montants et descendants de la voie A Précision DOUBLÉE • En utilisant les fronts montants et descendants des voies A et B Précision QUADRUPLÉE

12. 2-1 Les codeurs incrémentaux Problèmes de parasites : • Des parasites en ligne peuvent être comptabilisés et fausser le comptage des impulsions Solution : • Certains codeurs génèrent des signaux complémentaires à ceux des voies A et B

13. 2-1 Les codeurs incrémentaux 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

14. Lames de coupe Machine à découper des profilés à longueurs variables Profilé à couper Codeur Diamètre des rouleaux : D = 100 mm 2-1 Les codeurs incrémentaux Exemple d’application On désire couper des profilés à différentes longueurs sur une machine automatisée Deux rouleaux d’entraînement permettent d’obtenir la longueur de profilé désirée

15. Lames de coupe Machine à découper des profilés à longueurs variables Profilé à couper Codeur Diamètre des rouleaux : D = 100 mm 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

16. Lames de coupe Machine à découper des profilés à longueurs variables Profilé à couper Codeur Diamètre des rouleaux : D = 100 mm 2-1 Les codeurs incrémentaux Exemple d’application On désire une précision de longueur de :  1 mm La fréquence de rotation des rouleaux est de 60 min-1

17. 2-1 Les codeurs incrémentaux Exemple d’application 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

18. Diamètre Galet Précision q 2..R 2-1 Les codeurs incrémentaux Exemple d’application a) Calculer la résolution n du codeur permettant d’obtenir la précision Avec : n : résolution K : rapport de réduction p : Périmètre du galet q : Précision

19. Diamètre Galet Précision q 2..R 2-1 Les codeurs incrémentaux Exemple d’application a) Calculer la résolution n du codeur permettant d’obtenir la précision Avec: K : 1 p : 314 mm q : 1 mm n = 314 points/tour Dans le catalogue fournisseur, on prend : n = 360 points/tour

20. 2-1 Les codeurs incrémentaux Exemple d’application b) Calculer la fréquence des impulsions pour vérifier la compatibilité des entrées de l’API 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

21. 2-1 Les codeurs incrémentaux Exemple d’application b) Calculer la fréquence des impulsions pour vérifier la compatibilité des entrées de l’API 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 Avec F en Hz N en min –1 n en points par tour Le codeur peut être raccordé sur une entrée TOR « rapide »

22. 2-1 Les codeurs incrémentaux Exemple d’application c) Vérifier les caractéristiques électriques Caractéristiques du codeur : Sorties : PNP ou NPN Tension d’alimentation : 10…30 V Caractéristiques des entrées de l’API : Entrées : PNP ou NPN Tension d’alimentation : 24 V CC 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)

23. 2-1 Les codeurs incrémentaux 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

24. 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

25. 110010001 2 - Les codeurs de position 010011001 2-2 Les codeurs absolus 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. Dans notre exemple, x = 9 soit 9 pistes donc 9 bits

26. 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.