Encodeurs capacitifs, magnétiques et optiques – Comparaison des technologies

Caractéristiques des technologies d'encodage primaires

Encodeurs magnétiques Composé d'un disque magnétisé en rotation avec des pôles alternés et d'un capteur à effet Hall ou magnétorésistif, un encodeur magnétique fonctionne en détectant les changements dans les champs de flux magnétique. L'encodeur magnétique est robuste et résiste très bien aux chocs et aux vibrations, tout en étant insensible à l'infiltration d'huile, de saleté et d'humidité. En revanche, il est sensible aux interférences magnétiques causées par les moteurs électriques et a une plage de température de fonctionnement limitée. Bien que de nombreuses améliorations aient été apportées aux encodeurs magnétiques, ils offrent généralement une résolution et une précision inférieures par rapport aux alternatives optiques et capacitives.

Encodeurs optiques Comparé à un encodeur magnétique, un encodeur optique peut offrir une résolution et une précision plus élevées. Un encodeur optique se compose d'une source de lumière LED (généralement infrarouge) et de photodétecteurs situés de part et d'autre d'un disque encodeur en verre ou en plastique. Le disque encodeur contient une série de lignes ou de fentes transparentes et opaques alternées. Lorsque le disque tourne, le passage on/off de la lumière à travers les fenêtres fournit les impulsions typiques en quadrature de forme carrée A & B. Bien que les encodeurs optiques aient dominé le marché du contrôle de mouvement pendant des décennies, ces dispositifs présentent également des inconvénients inhérents. Étant donné qu'un encodeur optique repose sur la "ligne de visée", il est particulièrement sensible à la poussière, à la saleté et à l'huile. Les disques optiques sont généralement fabriqués en utilisant soit du verre, soit du plastique, ce qui les rend sujets aux dommages causés par les vibrations et les températures extrêmes, ainsi qu'à la contamination lors du processus de montage sur un moteur. En fonctionnement, un encodeur optique consomme également un courant de plus de 100 mA et sa durée de vie est finalement limitée par la LED.

Encodeurs capacitifs Un encodeur capacitif se compose de trois composants principaux : un rotor, un émetteur stationnaire et un récepteur stationnaire. Le rotor contient un motif sinusoïdal et, lorsqu'il tourne, le signal de référence haute fréquence de l'émetteur est modulé de manière prévisible. L'encodeur détecte les changements de réactance capacitive sur la carte réceptrice et les traduit, à l'aide d'un algorithme de démodulation, en incréments de mouvement rotatif.

Avantages des encodeurs capacitifs

Dérivés des mêmes principes utilisés dans les pieds à coulisse numériques, les encodeurs capacitifs ont un excellent historique depuis que Same Sky a lancé la première génération en 2006. La série AMT s'est avérée être à la fois très fiable et précise, résolvant de nombreux problèmes d'application rencontrés dans les technologies optiques et magnétiques. Un encodeur capacitif est plus robuste qu'un encodeur optique, tolérant une gamme de contaminants environnementaux tels que la poussière, la saleté et l'huile. Les encodeurs capacitifs résistent également beaucoup mieux aux vibrations et aux températures extrêmes. De plus, sans LED, il a une durée de vie plus longue, une empreinte plus petite et une consommation de courant plus faible (de 6 à 18 mA) qu'un encodeur optique. Insensible aux interférences magnétiques et au bruit électrique, il est aussi robuste qu'un encodeur magnétique, mais offre une plus grande précision et une résolution plus élevée.

Étant donné leur nature numérique, les codeurs capacitifs offrent également une flexibilité accrue, permettant aux utilisateurs de changer la résolution du codeur. Avec d'autres technologies, la résolution est déterminée par le disque du codeur. Cela signifie qu'un codeur optique ou magnétique doit être remplacé chaque fois qu'une résolution différente est nécessaire. Les résolutions programmables disponibles dans les codeurs capacitifs ne sont pas seulement utiles pour l'optimisation du système, notamment lors de la conception de la boucle de commande PID, mais peuvent également réduire le stock, puisqu'un seul modèle peut être utilisé dans plusieurs applications. La technologie capacitive permet également de régler numériquement l'impulsion d'index et l'alignement du codeur pour la commutation BLDC, tandis que ses capacités de diagnostic intégrées offrent aux concepteurs un accès à des données système précieuses pour un dépannage rapide sur le terrain.

Résoudre les compromis

Indépendamment des exigences du système, un encodeur capacitif offre une alternative polyvalente, rentable et fiable aux technologies de détection optiques ou magnétiques. Non seulement l'encodage capacitif offre des performances supérieures en termes de précision et de fiabilité dans presque toutes les conditions environnementales, mais son fonctionnement numérique intrinsèque permet également la programmabilité et des capacités de diagnostic améliorées, tout en restant compatible avec la fonctionnalité traditionnelle des encodeurs.