EXERCICES CODEURS

EXERCICES CODEURS




1/ Codeurs absolus

Nous étudions un système de perçage automatique de barres en acier


La position des trous à percer est donnée par un cahier des charges et peut
différer d'une barre à l'autre. La précision souhaitée est de 0,1 mm.


La barre à percer à une longueur max de 2m.

Le diamètre du pignon est de 5 cm.





La souplesse de fonctionnement désirée (positions différentes de trous à
percer selon le cahier des charges) et la précision souhaitée interdisent
l'emploi de détecteurs TOR. De plus, l'information position ne doit pas
être perdue lors d'une coupure de l'alimentation. On utilisera un codeur
absolu.


Supposons que l'on fixe un disque, dont une partie est opaque et l'autre
transparente, à l'arbre moteur comme l'indique la figure ci-contre.

Le disque tourne avec l'arbre moteur, et le récepteur infrarouge ne reçoit
de la lumière qu'au moment où la partie transparente passe devant la diode.
Un système électronique intégré dans le codeur délivre une tension de 24V
DC lorsque le récepteur reçoit la lumière de la diode. L'information
fournie par le récepteur infrarouge est binaire : elle vaut 1 quand il
fournit 24V et 0 s'il fournit 0V.




Exercice 1 : Quelle est la résolution du codeur ? Quelle est la précision
de positionnement ? Quelle est la distance maximale que peut mesurer le
codeur précédent ? Ce codeur convient-il ? pourquoi ?










Exercice 2 : Dessiner le disque du codeur de résolution 4 points.




















Exercice 3 : Au départ la position initiale de la perceuse correspond au
code « 00 ». De combien a avancé le système lorsque le code fourni par le
codeur est 01, puis même question pour 10 et 11.










Exercice 4 : Quelle est la distance maximale mesurée par ce codeur








Exercice 5 : Supposons qu'une coupure réseau survienne alors que le code
fourni par le codeur absolu est 10. Que devient ce code lorsque l'on remet
la machine en route ? Que se passerait il dans le cas d'un codeur
incrémental ? Conclure ?








Deux codes sont utilisés pour la réalisation des codeurs absolus : le code
binaire naturel(celui que l'on a utilisé précédemment) et le code Gray.
Exemple d'erreur pouvant provenir de l'utilisation du code binaire
naturel :

Le système est dans sa position initiale, dans laquelle le code fourni par
le codeur est 00. On souhaite que la translation s'arrête lorsque
l'information codeur est 11, c'est-à-dire lorsque le moteur a tourné de
................

Le chronogramme suivant donne l'information fournie par le codeur :

Info voie A




Info voie B








Exercice 6 : Le système s'arrête t'il là où on le souhaitait ? Pourquoi ?







Exercice 7 : Dessiner le disque du codeur de résolution 4 points, en
utilisant le code gray




















Exercice 8 : Le système est dans sa position initiale, dans laquelle le
code fourni par le codeur est 00. On souhaite que la translation s'arrête
lorsque l'information codeur est 11. Compléter le chronogramme suivant :
Voie A





Voie B









Exercice 9 : Le système s'arrête t'il là où on le souhaitait ? Conclure ?








Exercice 10 : Au départ la position initiale de la perceuse correspond au
code « 00 ». De combien a avancé le système lorsque le code fourni par le
codeur est 01, puis même question pour 10 et 11.









Exercice 11 : Dessiner le disque du codeur de résolution 8 points, en
utilisant le code binaire naturel , puis dessiner ce disque en utilisant le
code Gray.


















Code binaire naturel Code Gray
Exercice 12 : Au départ la position initiale de la perceuse correspond au
code « 000 ». De combien a avancé le système lorsque le code fourni par le
codeur est 101, puis même question pour 010 et 100 (code binaire naturel).










Exercice 13 : Même question que l'exercice 12 mais en Gray










Exercice 14 : Donner la précision de positionnement de ce codeur.










2/ Codeur incrémental

Nous étudions le même système de perçage automatique de barres en acier
La souplesse de fonctionnement désirée (positions différentes de trous à
percer selon le cahier des charges) et la précision souhaitée interdisent
l'emploi de détecteurs TOR. On utilisera cette fois ci un codeur
incrémental.


Supposons que l'on fixe un disque, dont une partie est opaque et l'autre
transparente, à l'arbre moteur comme l'indique la figure ci-contre.

Le disque tourne avec l'arbre moteur, et le récepteur infrarouge ne reçoit
de la lumière qu'au moment où la partie transparente passe devant la diode.
Un système électronique intégré dans le codeur délivre une tension de 24V
DC lorsque le récepteur reçoit la lumière de la diode.






Exercice 1 : Compléter le chronogramme suivant en dessinant l'allure de la
tension à la sortie du codeur lorsque le moteur est en rotation.

Tension en sortie du codeur

24V





Exercice 2 : Donner la distance parcourue par la perceuse, si la partie
commande donne l'ordre au moteur de tourner uniquement entre deux fronts
montants du signal fourni par le codeur. En déduire la précision de
positionnement de la perceuse, est-elle acceptable





Constitution d'un codeur réel : Le disque n'est pas pourvu d'une seule
fenêtre mais d'une succession de parties opaques et transparentes sur tout
son pourtour :

[pic]

Exercice 3 : Compléter le chronogramme suivant en dessinant l'allure de la
tension à la sortie du codeur lorsque le moteur est en rotation.

Tension en sortie du codeur

24V





Pour connaître la position de la perceuse, il suffit de compter les
impulsions fournies par le codeur, et de multiplier ce nombre par la
distance à laquelle correspond une impulsion. Pour compter les impulsions,
il suffit d'incrémenter un compteur à chaque front montant du signal fourni
par le codeur.

Exercice 4 : Donner la distance parcourue par la perceuse, si le disque
comporte 128 points (128 points= résolution du codeur = nombre de fenêtres
transparentes sur le disque), entre deux fronts montants du signal A. En
déduire la précision du système, est elle acceptable ?







Avec le même codeur, on peut augmenter la précision du système : il suffit
de prendre en compte non plus une impulsion entière, mais une demi
impulsion (traitement sur front montant et sur front descendant de la voie
A.

Exercice 5 : Donner la distance parcourue par la perceuse, si le disque
comporte 128 points (128 points= résolution du codeur = nombre de fenêtres
transparentes sur le disque), entre deux fronts du signal (un montant et un
descendant). En déduire la précision du système, est elle acceptable ?












Exercice 6 : Donner la résolution du codeur à utiliser pour obtenir la
précision souhaitée, si on effectue un traitement sur fronts montant
uniquement.









Exercice 7 : Donner la résolution du codeur à utiliser pour obtenir la
précision souhaitée, si on effectue un traitement sur fronts montant et sur
fronts descendants de la voie A.








Prise en compte du sens de rotation


Avec le système précédent, la partie commande ne peut connaître le
sens de rotation du moteur à partir de l'information du codeur. Cela peut
être utile pour décrémenter le compteur si la perceuse revient sur ses pas
, par exemple.

Pour connaître le sens de rotation, il suffit d'ajouter une deuxième piste
sur le disque du codeur, identique à la première mais décalée d'une demie
fenêtre.






Exercice 8 : Donner la distance parcourue par la perceuse, si le disque
comporte 128 points entre deux fronts des signaux A et B (Traitements sur
fronts montants et descendants). En déduire la précision du système, est
elle acceptable ?









Exercice 9 : Donner la résolution du codeur à utiliser pour obtenir la
précision souhaitée si on effectue un traitement sur fronts montants et
descendants sur les deux voies.









Exercice 10 : Donner la fréquence des signaux envoyés par le capteur à
l'automate, dans le cas de l'exercice 6, si la perceuse avance à une
vitesse de 0,2 m/s









Exercice 11 : Sachant que l'automate réceptionnant cette information à des
entrées TOR supportant au maximum 300 Hz, peut-on l'employer pour traiter
le signal en provenance du codeur.






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[pic]

[pic]

Codeur
absolu

Partie transparente

Partie opaque

[pic]

[pic]


Fenêtre transparente

Disque opaque