Fiche de révision : Introduction aux codeurs rotatifs et leur précision

1. 📌 L'essentiel

• Codeur incrémental : capteur optique avec disque à zones opaques/transparentes, génère un signal périodique TOR.
• Résolution : nombre de points par tour (n), détermine la précision angulaire ($360°/n$).
• Vitesse : liée au nombre de périodes par tour, calculée via $\omega = \frac{2\pi}{n.T}$.
• Codeur absolu : disque avec pistes concentriques, code binaire, résolution = $2^n$.
• Précision angulaire absolue : $360°/2^n$.
• Codeur multi-tours : combine plusieurs disques pour compter le nombre de tours et la position dans le tour.
• Formules clés : vitesse angulaire $\omega = \frac{2\pi}{n.T}$, tours/min $N = \frac{60}{n.T}$.
• Disque photo-sensor : convertit la détection optique en signal carré.
• Utilisation du train d’engrenages : pour ajuster la résolution ou la plage de mesure.
• Application : précision fine en robotique, automatisme, mécatronique.

2. 🧩 Structures & Composants clés

• Disque à zones opaques/transparentes — source de signal périodique.
• Pistes concentriques (pour codeur absolu) — code binaire pour position précise.
• Capteur optique (LED + photodiode) — détecte la présence ou absence de zones.
• Circuit de squaring — transforme signal analogique en signal carré.
• Train d’engrenages — ajuste la résolution ou la plage de mesure.
• Disque multi-tours — disque additionnel pour compter le nombre de tours.
• Résolution (n) — nombre de points par tour.
• Résolution absolue — nombre de positions possibles ($2^n$).
• Précision angulaire — $360°/n$ ou $360°/2^n$.

3. 🔬 Fonctions, Mécanismes & Relations

• Codeur incrémental :
  • Génère un signal périodique TOR.
  • La fréquence du signal dépend de n et de la vitesse.
  • La position est relative, nécessite un point de référence.
• Codeur absolu :
  • Fournit une position unique via code binaire.
  • Résolution maximale : $2^n$ positions.
  • Précision angulaire : $360°/2^n$.
• Codeur multi-tours :
  • Combine disques pour compter plusieurs tours.
  • Permet une mesure sur plusieurs tours (ex : 16 tours).
• Flux de mesure :
  • Rotation → détection zones → génération signal → traitement.
  • La vitesse angulaire est proportionnelle au nombre de périodes par seconde.
• Relation vitesse :
  • $\omega = \frac{2\pi}{n.T}$ (rad/s)
  • $N = \frac{60}{n.T}$ (tr/min)

4. Tableau comparatif

5. 🗂️ Diagramme Hiérarchique (ASCII)

Codeurs rotatifs
 ├─ Codeur incrémental
 │    ├─ Disque à zones opaques/transparentes
 │    └─ Signal périodique TOR
 ├─ Codeur absolu
 │    ├─ Disque avec pistes concentriques
 │    └─ Code binaire (résolution = 2^n)
 └─ Codeur multi-tours
      ├─ Disques pour compter tours
      └─ Disques pour position dans le tour

6. ⚠️ Pièges & Confusions fréquentes

• Confondre résolution (n) et précision angulaire ($360°/n$).
• Confondre codeur incrémental (signal relatif) et absolu (signal fixe).
• Négliger l’effet du train d’engrenages sur la résolution.
• Sur-estimer la précision d’un codeur en fonction de sa résolution.
• Confondre la résolution absolue ($2^n$) avec la résolution de tours.
• Oublier que le codeur multi-tours nécessite un disque supplémentaire.
• Erreur dans le calcul de la vitesse : oublier le facteur $n$ ou $T$.
• Confusion entre résolution en points/tours et en bits.

7. ✅ Checklist Examen Final

• Définir un codeur incrémental et sa fonction.
• Expliquer la relation entre résolution et précision angulaire.
• Décrire le principe d’un codeur absolu.
• Calculer la vitesse angulaire à partir du signal.
• Connaître la formule de résolution d’un codeur absolu.
• Différencier codeur incrémental, absolu et multi-tours.
• Savoir comment le circuit de squaring transforme le signal.
• Expliquer l’utilité du train d’engrenages.
• Illustrer la hiérarchie des composants par un diagramme.
• Identifier les erreurs fréquentes en analyse de codeurs.
• Comprendre l’intérêt des codeurs multi-tours pour de longues mesures.
• Savoir convertir une résolution en précision angulaire.
• Être capable de faire un schéma simple du principe.
• Maîtriser les formules de vitesse en rad/s et tours/min.
• Connaître les limites et pièges liés à la résolution.

Fin de la fiche.