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Terminologie des codeurs
Cette page répertorie de manière systématique et explique en détail les termes techniques courants et importants dans le domaine des codeurs, couvrant les paramètres électriques, la sortie de signaux, la structure mécanique, les protocoles de communication, l’adaptabilité environnementale, l’étalonnage de la précision, la sécurité fonctionnelle, les limites de charge et bien d’autres aspects. Elle s’adresse aux ingénieurs, intégrateurs de systèmes, personnels R&D, acheteurs techniques et à tout utilisateur souhaitant approfondir sa compréhension des codeurs.
Sortie du codeur et terminologie des signaux
| Terme | Abréviation anglaise | Définition |
|---|---|---|
| Résolution | Resolution | Nombre de signaux générés par l’unité de déplacement du codeur, servant à évaluer la finesse de mesure. Peut être exprimé en PPR, CPR, bits, LPI, CPI, etc. |
| PPR | Pulses Per Revolution | Nombre d’impulsions par tour, courant chez les codeurs incrémentaux rotatifs ; indique le nombre total d’impulsions produites sur un tour complet |
| CPR | Counts Per Revolution | Nombre de comptes par tour, souvent avec décodage ×4 en quadrature : CPR = PPR × 4 |
| DPI | Dots Per Inch | Nombre de « points » par pouce — terme issu de l’imagerie/numérisation ; peu utilisé pour les codeurs, préférer LPI/CPI pour la mesure linéaire |
| CPI | Counts Per Inch | Nombre de comptes par pouce, utilisé pour évaluer la résolution d’un codeur linéaire |
| LPI | Lines Per Inch | Nombre de lignes par pouce sur une échelle/grille optique ; utilisé pour décrire la résolution des règles linéaires |
| Voies A/B | A/B Channels | Deux voies d’ondes carrées en quadrature (90°) d’un codeur incrémental, permettant de distinguer le sens de rotation et de compter |
| Voie Z | Zero Pulse / Index | Impulsion de référence unique par tour, utilisée pour l’index et le référencement |
| Voie N | N Channel | Autre dénomination de la voie Z chez certains fabricants |
| U/V/W | – | Voies de commutation pour moteurs, utilisées pour la synchronisation des enroulements triphasés |
| TTL | Transistor-Transistor Logic | Niveaux logiques 5 V typiques ; adapté aux hautes vitesses sur courtes distances |
| HTL | High Threshold Logic | Logique 10–30 V, bonne immunité CEM, adaptée aux environnements industriels |
| Open Collector | OC | Sortie à collecteur ouvert ; nécessite une résistance de tirage (pull-up) externe |
| Push-pull | – | Sortie symétrique pouvant piloter la charge dans les deux sens, sans résistance de tirage |
| Line driver | LD / RS-422 | Sortie différentielle (RS-422) pour transmission à grande vitesse/longue distance et meilleure immunité |
| Sortie tension | Voltage Output | Analogique (0–5 V, 0–10 V, etc.) |
| Sortie courant | Current Output | Analogique 4–20 mA, très robuste sur longues distances |
| PWM | Pulse Width Modulation | Modulation de largeur d’impulsion pour transmettre position/angle dans des besoins spécifiques |
| 1 Vpp / 11 µA_pp | – | Sorties sin/cos analogiques (1 Vpp en tension, 11 µA_pp en courant) pour interpolation haute résolution |
Types de codeurs, principes de fonctionnement et modes de détection
| Terme | Définition |
|---|---|
| Codeur incrémental | Génère des impulsions proportionnelles à l’incrément de position ; nécessite un compteur/contrôleur pour obtenir la position absolue |
| Codeur absolu | Chaque position correspond à un code unique ; la position est préservée hors tension ; adapté aux systèmes complexes/multi-axes |
| Codeur monotour | Mesure uniquement la position au sein d’un tour (pas de comptage de tours) |
| Codeur multitours | Compte le nombre de tours via engrenages ou électronique/mémoire magnétique (versions mécaniques ou électroniques) |
| Codeur optique | Source lumineuse + échelle/disque + récepteurs ; résolution élevée et faible SDE |
| Codeur magnétique | Mesure des variations de champ (Hall/AMR/GMR/TMR) ; robuste à la poussière/huiles/vibrations |
| Codeur capacitif | Basé sur la variation de capacité ; format compact pour systèmes allégés/espaces restreints |
| Codeur inductif | Mesure par induction électromagnétique ; forte résistance aux interférences et vibrations |
| Codeur en kit | Codeur sans boîtier pour intégration directe (moteurs, articulations de robots, etc.) |
| Codeur à câble | Tambour + câble acier pour grands déplacements linéaires (ascenseurs, portails, grues, etc.) |
| Codeur rotatif | Mesure l’angle/vitesse d’un arbre (moteurs, plateaux tournants, servocommandes) |
| Codeur linéaire | Mesure un déplacement en translation (CNC, MMT, semi-conducteurs, etc.) |
| Codeur multivoies | Sort plusieurs types de signaux (p. ex. A/B/Z + U/V/W + interface série) pour commutation + position + communication |
| Codeur programmable | Paramètres configurables (mode de sortie, résolution, sens, filtres) via logiciel/outil dédié |
| Format de codage | Type de code d’un absolu : Gray, binaire, BCD, Excess-3 (excès-3), etc. |
Protocoles de communication et interfaces industrielles
| Protocole/Interface | Définition |
|---|---|
| SSI | Interface série synchrone simple et robuste pour codeurs absolus |
| BiSS-C | Protocole série ouvert et rapide ; communication maître-esclave avec canal de retour (écriture/config), pas de full-duplex simultané |
| EnDat | Interface série bidirectionnelle (Heidenhain) avec diagnostics/CRC, très utilisée en haute précision |
| CANopen | Protocole basé CAN (ODVA/CiA) avec dictionnaire d’objets ; multi-nœuds en automatisation |
| PROFIBUS-DP | Bus de terrain à haut débit pour échanges cycliques (process/assemblage) |
| DeviceNet | Réseau basé CAN dans la famille ODVA, interconnexion simple entre dispositifs et automates |
| EtherCAT | Ethernet temps réel (Beckhoff) avec Distributed Clocks pour synchro multi-axes |
| PROFINET | Ethernet industriel (PN-IO/PN-IRT) alliant IT et temps réel |
| IO-Link | Liaison point-à-point capteur/actionneur avec diagnostics et paramétrage |
| EtherNet/IP | Protocole CIP sur Ethernet (ODVA), pour entraînements distribués/équipements de terrain/SCADA |
| Modbus RTU/TCP | Protocole maître-esclave ouvert (série/TCP) pour I/O distantes |
| UART | Interface série asynchrone ; couches physiques usuelles : RS-232/RS-485 |
| SPI/I²C | Interfaces série intra-cartes pour codeurs miniatures/faible conso |
| SERCOS | Système temps réel de contrôle de mouvement (SERCOS I/II fibre ; SERCOS III sur Ethernet) |
Terminologie liée au montage et à l’interface mécanique
| Terme | Définition |
|---|---|
| Arbre plein | Arbre central plein ; nécessite un accouplement/dispositif de serrage externe pour transmettre le couple |
| Arbre creux | Arbre traversant monté directement sur l’arbre moteur, réduisant le besoin d’accouplement |
| Arbre semi-creux | Arbre creux bouché d’un côté, combinant compacité et facilité de montage |
| Fixation à bride | Fixation via bride avant/synchrone ; formats courants DIN (circulaire/carrée) |
| Bride synchrone | Synchro flange circulaire fixée par pincement/vis |
| Bride de serrage servo | Bride avec rainure ou trous de positionnement, pour alignement et fixation rapides sur moteur/système |
| Entraxe des vis | Distance entre vis de fixation du boîtier, à assortir à la surface de montage |
| Profondeur de montage | Profondeur d’insertion de l’arbre (plein/creux) ; trop faible → jeux, trop grande → risque d’endommagement |
| Accouplement | Élément reliant l’arbre plein du codeur à l’arbre mécanique : flexible, à soufflet, rigide, etc. |
| Charge radiale/axiale | Limites de charge supportées par les roulements ; une surcharge dégrade durée de vie et précision |
Adaptation à l’environnement et fiabilité
| Terme | Définition |
|---|---|
| Indice IP | Niveau de protection poussières/eau selon IEC 60529 (ex. IP65, IP67, IP68 — conditions IP68 spécifiées par le fabricant) |
| Temp. de fonctionnement | Plage dans laquelle le codeur tient ses spécifications (ex. −20 °C à +85 °C) |
| Temp. de stockage | Plage admissible hors tension |
| Résistance aux vibrations | Capacité à supporter des vibrations (exprimée en g) ; dépend de la conception mécanique |
| Résistance aux chocs | Limite d’accélération instantanée admissible (en g) |
| CEM (EMC) | Compatibilité électromagnétique : immunité et émissions |
| ESD | Immunité aux décharges électrostatiques |
| Niveau SIL | Safety Integrity Level (ex. SIL2/SIL3) pour applications critiques (ascenseurs, robots, ferroviaire, etc.) |
| MTBF | Mean Time Between Failures — indicateur de fiabilité globale |
| RoHS / REACH | Conformités environnementales/matériaux (restriction de substances, enregistrement des substances chimiques) |
Précision, erreurs et terminologie de l’étalonnage système
| Terme | Définition |
|---|---|
| Précision du système | Écart max. entre la valeur mesurée et la position réelle ; inclut erreurs du codeur, d’installation, du contrôleur, etc. |
| Pouvoir de résolution (sensibilité) | Plus petite variation de position détectable ; plus cette valeur est faible, meilleure est la capacité à capter de faibles déplacements |
| Répétabilité | Cohérence des mesures lors de retours multiples à la même position ; influencée par jeux mécaniques et bruit de signal |
| Erreur de linéarité | Écart non linéaire entre sortie et position réelle ; se compense par étalonnage/algorithmes |
| Erreur de zéro | Décalage entre l’index (Z) ou l’origine et le zéro mécanique ; correction mécanique/logicielle |
| Erreur de codage | Défauts dus au motif (grille/aimant), à un montage imparfait, etc. |
| Coefficient d’étalonnage | Paramètre de calibration/correction (souvent linéaire) pour améliorer la précision globale |
| Boucle PID (asservissement) | En servo, le codeur ferme la boucle ; le régulateur ajuste P/I/D pour suivre la consigne |
| Hystérésis | Erreur lors d’un changement de sens (retour en position) due aux jeux/élasticités de la chaîne mécanique |
Autres termes courants et compléments
| Terme | Définition |
|---|---|
| Code Gray (Gray Code) | Deux codes consécutifs ne diffèrent que d’un bit ; réduit les oscillations à la transition ; très utilisé dans les absolus |
| Codage binaire (Binary Code) | Valeur fournie directement en binaire, simple à traiter pour le contrôleur |
| Code BCD | Décimal codé binaire (groupes de 4 bits) ; rencontré dans des équipements hérités |
| Excess-3 (excès-3) | Code décalé (décalage +3) facilitant certaines transitions ; présent dans des systèmes spécifiques/anciens |
| Entraînement multiple par engrenages | Pour absolus multitours mécaniques : train d’engrenages interne pour compter les tours |
| Multitours électronique | Comptage des tours par électronique/mémoire magnétique (sans engrenages) — courant dans les moteurs BLDC |
| Voies UVW | Signaux de commutation pour synchroniser les enroulements triphasés (servomoteurs/BLDC) |
| RSB (SNR) | Rapport signal/bruit ; évalue la netteté et la stabilité du signal |
| Vitesse de rotation max | Vitesse maximale avec tenue des spécifications ; au-delà, risque d’altération du signal et d’usure accrue des roulements |
| Vitesse linéaire max | Vitesse max. mesurable sans dégradation (bande passante/qualité du signal) |
| Codeur redondant | Double capteur/voie pour applications SIL/PL ; bascule ou comparaison croisée en cas de défaillance |
Normes de référence et extensions
- IEC 60050-351 : Terminologie relative à l’automatique et au contrôle
- ISO 13849 : Sécurité des fonctions pour les machines (pertinent pour codeurs de sécurité)
- IEC 60529 : Indices de protection (IP) des boîtiers
- IEC 61800-5-2 : Sécurité des systèmes d’entraînement à vitesse variable (servos/codeurs de sécurité)
- CiA 406 : Profil de périphérique CANopen pour codeurs
- IEC 61158 : Famille de bus de terrain industriels
- EnDat, BiSS, SERCOS : Principaux protocoles série pour codeurs (spécifications dédiées)
Remarque : Les définitions peuvent varier légèrement selon marques/standards. Toujours vérifier la documentation du produit. Cette page sera mise à jour régulièrement pour couvrir davantage de technologies et cas d’application.