En tant qu'élément de rétroaction essentiel dans moteur électrique systèmes de contrôle, les encodeurs sont utilisés pour détecter la position, la vitesse et la direction du rotor en temps réel. Leur précision et leur fiabilité affectent directement les performances de contrôle du moteur. Cet article développe systématiquement les principes d'application, la classification, les normes d'installation, les défauts courants et les mesures de dépannage.
1.1 Principes de base
Les codeurs convertissent le déplacement mécanique ou la position angulaire en signaux électriques numériques ou analogiques à l'aide de technologies de détection photoélectrique, magnétoélectrique ou capacitive. Les composants de base comprennent :
• Disque de code: Un disque tournant avec des réseaux périodiques (optiques) ou des pôles magnétiques (magnétiques).
• Capteur: Lit le signal du disque de code et le convertit en impulsions électriques (par exemple, phototransistors, éléments Hall).
• Circuit de traitement du signal: Amplifie, façonne et produit des signaux standard (par exemple, TTL, HTL, SSI).
1.2 Modes de fonctionnement
• Codeurs incrémentaux: Sortie d'impulsions de phase A/B (déphasage de 90° pour la détection de direction) et d'une impulsion d'index de phase Z. Le déplacement relatif est calculé par comptage d'impulsions.
• Codeurs absolus: Fournit un code binaire unique (par exemple, code Gray) pour chaque position, conservant les données de position même après une coupure de courant.
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Base de classification |
Tapez |
Caractéristiques et applications |
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Type de signal |
Encodeur incrémental |
Faible coût, nécessite une prise d'origine, adapté au contrôle de vitesse (par exemple, servomoteurs) |
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Codeur absolu |
Sortie directe de position absolue, aucune prise d'origine nécessaire, idéale pour un positionnement de précision (par exemple, machines CNC) |
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Principe de détection |
Encodeur optique |
Haute résolution (jusqu'à 0,001°), sensible à la contamination, utilisée dans des environnements propres |
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Encodeur magnétique |
Résistant à l'huile/à la poussière/aux vibrations, résolution modérée (0,1°–1°), adapté aux environnements industriels |
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Encodeur capacitif |
Forte anti-interférence, coût élevé, utilisé dans les instruments de précision |
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Interface de sortie |
Parallèle (TTL/HTL) |
Transmission rapide, mauvaise immunité au bruit, courte distance (≤10 m) |
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Série (SSI/BiSS) |
Résistant au bruit, longue distance (≤100 m) |
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Bus (Profibus/EtherCAT) |
Pour les systèmes de contrôle synchronisés multi-axes |
3.1 Installation mécanique
• Alignement des arbres: Faux-rond radial ≤0,02 mm, oscillation axiale ≤0,01 mm (calibré avec un comparateur à cadran).
• Montage: Utiliser des accouplements flexibles ou des supports amortisseurs pour éviter le transfert de vibrations.
• Protection: Les codeurs optiques nécessitent des caches anti-poussière ; les encodeurs magnétiques doivent être à ≥ 50 cm des sources magnétiques puissantes (par exemple, des onduleurs).
3.2 Connexion électrique
• Blindage et mise à la terre: Utiliser des câbles blindés à paire torsadée avec mise à la terre en un seul point (côté contrôleur).
• Isolation de puissance: L'alimentation de l'encodeur doit être séparée de l'alimentation du moteur (recommandé : 5 V/24 V DC régulé).
• Suppression du bruit: Gardez les câbles de signal à ≥30 cm des lignes à haute tension ; ajoutez des noyaux de ferrite si nécessaire.
4.1 Perte/anomalie du signal
• Symptômes: Gigue du moteur, dérive de position ou alarmes du conducteur (par exemple, « Défaut d'encodeur »).
• Causes:
► Câble cassé/blindé ou mauvais contact.
► Contamination du disque code (poussière sur les encodeurs optiques ; débris métalliques sur les encodeurs magnétiques).
► Fluctuation de la tension d'alimentation (
• Solutions:
► Rebranchez les connecteurs ou remplacez les câbles endommagés.
► Nettoyer les disques de code (optique : lingettes imbibées d'alcool ; magnétique : brosse non magnétique).
► Stabilisez la tension avec un régulateur linéaire.
4.2 Dégradation de la précision
• Symptômes: Augmentation de l’erreur de positionnement ou de l’écart de répétabilité.
• Causes:
► Disque codé desserré en raison des vibrations.
► Dilatation thermique (disques métalliques).
► Usure des roulements provoquant une excentricité.
• Solutions:
► Serrez les vis ; appliquer du frein-filet.
► Utilisez des disques codés à faible dilatation (par exemple des grilles en verre).
► Remplacez les roulements et recalibrez l'alignement.
4.3 Dommages mécaniques
• Symptômes: Disque de code rayé ou support de capteur plié.
• Causes:
► Mauvaise installation (par exemple martelage).
► Intrusion de corps étrangers (par exemple, objets métalliques).
• Solutions:
► Remplacer les pièces endommagées ; utiliser des outils appropriés.
► Mise à niveau vers des boîtiers IP65+.
5.1 Installation et débogage
• Évitez le branchement à chaud pour éviter les dommages ESD.
• Faites tourner manuellement le moteur une fois avant la mise sous tension pour vérifier la présence d'obstructions.
5.2 Entretien
• Inspectez les câbles tous les 6 mois (concentrez-vous sur les courbures).
• Nettoyer les codeurs optiques toutes les 2 000 heures (chiffon non pelucheux + alcool pur).
• Pour les environnements à haute température (>70°C), utilisez des codeurs haute température (-40~120°C).
5.3 Flux de diagnostic des pannes
Étape 1: Vérifiez l'alimentation électrique et le câblage.
Étape 2: Remplacez l'encodeur pour isoler les défauts.
Étape 3: Utilisez un oscilloscope pour analyser l’intégrité du signal.
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Type de défaut |
Solutions clés |
Mesures préventives |
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Perte de signal |
Nettoyer le disque de code, réparer le blindage |
Utilisez des câbles blindés ; éviter les interférences |
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Chute de précision |
Recalibrer l'alignement, remplacer les disques |
Surveiller les roulements ; contrôle de la température |
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Dommages mécaniques |
Remplacez les pièces, suivez les SOP d'installation |
Améliorer la protection ; empêcher la pénétration de débris |
Une sélection appropriée (par exemple, encodeurs magnétiques pour les environnements poussiéreux), une installation correcte et un entretien régulier prolongent considérablement la durée de vie de l'encodeur et garantissent des performances de contrôle du moteur stables.
