Capteurs

La sortie d’un capteur peut être une information :

• Analogique : le signal (un courant ou une tension) varie de façon continue au cours du temps et possède une infinité de valeurs possibles.
• Tout ou rien : information binaire.
• Numérique : le signal varie de façon discontinue au cours du temps et possède un nombre limité de valeurs distinctes. L’information délivrée est un code numérique sur plusieurs bits.

Caractéristiques des capteurs

• Étendue de mesure : plage de valeurs possibles du mesurande satisfaisant aux performances ci-après.
• Sensibilité : coefficient qui lie la grandeur physique d’entrée à la grandeur de sortie (traduit la capacité du capteur à détecter la plus petite variation possible de la grandeur d’entrée).
• Résolution : plus petite variation de la grandeur d’entrée mesurable par le capteur.
• Linéarité : un capteur est linéaire si sa sensibilité est constante.
• Justesse : un capteur est juste si ses valeurs ne changent pas quand on les compare à des valeurs étalons.
• Fidélité : un capteur est fidèle si les mesures sont reproductibles.
• Précision : elle caractérise l’aptitude d’un capteur à donner des indications proches de la valeur vraie de la grandeur mesurée. Un capteur est précis s’il est juste et fidèle.

Caractéristique dynamique : rapidité

La rapidité est caractérisée par le temps de réponse à $5 \%$ qui est le temps au bout duquel la sortie atteint $95 \%$ de sa valeur finale quand la grandeur d’entrée est un échelon.

Un codeur est un dispositif de mesure de position donnant une information binaire (codeur incrémental) ou numérique (codeur absolu).

Le codeur incrémental

Principe

Un codeur incrémental est constitué d’un disque lié à l’arbre tournant dont on veut mesurer la position angulaire.
Ce disque comporte :

• $1$ ou $2$ pistes (voies) qui présente(nt) de façon régulière des divisions noires et claires ($0$ ou $1$) ;
• un index.

La sortie du codeur indique un changement de position relative sous la forme d’une série d’impulsions.
La mesure du déplacement se ramène à un comptage d’impulsions.
L’index permet de compter le nombre de tours.

Résolution du codeur incrémental

• La résolution est liée au nombre de fentes.
• La résolution de base est obtenue si l’on compte les fronts montants d’une voie.
• La résolution est doublée si l’on compte les fronts montants et les fronts descendants d’une même voie.
• La résolution est multipliée par $4$ si l’on compte les fronts montants et les fronts descendants des deux voies (les voies sont en quadrature).

Détection du sens de rotation

Le codeur incrémental est un capteur relatif.
La détection du sens de rotation peut avoir lieu grâce à la 2^e voie, décalée d’$1 / 4$ de période par rapport à la première voie.

Le déphasage des signaux $\rm A$ et $\rm B$ permet de déterminer le sens de rotation :

• dans un sens, pendant le front montant du signal $\rm A$, le signal $\rm B$ est à $0$ ;
• dans l’autre sens, pendant le front montant du signal $\rm A$, le signal $\rm B$ est à $1$.

À partir de la mesure de la position, on peut traiter l’information pour obtenir la vitesse.

Un codeur est un dispositif de mesure de position donnant une information binaire (codeur incrémental) ou numérique (codeur absolu).

Le codeur absolu

Principe

Un codeur absolu est constitué d’un disque lié à l’arbre tournant dont on souhaite avoir la position.
Ce disque comporte $n$ pistes.
Chaque position du disque correspond à un code numérique (= valeur numérique codée en binaire sur $n$ bits).

À chaque bit correspond une piste sur le disque :

• la piste du bit de poids faible est à la périphérie du disque ;
• la piste du bit de poids fort est la plus proche du centre du disque.

$1$ tour de disque permet de coder $2^{n}$ positions.