Lorsqu’elle est correctement mise en œuvre, la rétroaction de position peut permettre à plusieurs actionneurs de se déplacer ensemble de manière synchrone, d’utiliser des positions mémorisées prédéfinies et d’effectuer leurs déplacements avec une plus grande exactitude et précision. Les codeurs optiques et les capteurs à effet Hall sont tous deux populaires pour lire la rétroaction de position d’un moteur avec une bonne exactitude ; toutefois, chaque option de rétroaction offre des avantages différents qui peuvent mieux convenir à certaines applications qu’à d’autres. Cet article comparera les aspects importants des codeurs optiques et des capteurs à effet Hall, tels que leur fonctionnement, leurs applications courantes, ainsi que leurs avantages et inconvénients, afin de vous aider à déterminer l’option de rétroaction la mieux adaptée à vos besoins.
Exploration des codeurs optiques : fonctionnement et applications
Les codeurs optiques sont un type de dispositif de rétroaction permettant de mesurer la position de l’arbre d’un moteur. Ils utilisent des capteurs photoélectriques pour détecter les faisceaux lumineux qui passent à travers les fentes d’un disque interne en rotation. Un capteur photoélectrique joue le rôle de récepteur en générant une impulsion électrique chaque fois que la lumière traverse les repères transparents d’une fente, ce qui crée au fil du temps une forme d’onde carrée lors du comptage de la chaîne d’impulsions.
En comptant ces impulsions, un contrôleur externe distinct peut suivre des informations telles que la position actuelle du moteur, sa vitesse et le nombre de révolutions effectuées. Cela fournit une rétroaction précise qui peut ensuite être utilisée pour contrôler le mouvement d’un moteur entraînant un vérin linéaire. Compte tenu de leurs niveaux très élevés d’exactitude et de vitesse, les codeurs optiques sont des dispositifs de rétroaction prisés dans des cas d’usage tels que :
- Systèmes de scanner CT
- Équipements de laboratoire
- Dispositifs médicaux
- Spectromètres
- Centrifugeuses
Avantages et limites des codeurs optiques
Avantages
- Résolution élevée : Les codeurs optiques peuvent offrir une très haute résolution, permettant une détection précise de la position.
- Exactitude : Les codeurs optiques offrent une très grande exactitude de mesure de position, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant des mesures précises.
- Sans contact : La détection basée sur la lumière ne nécessite pas de contact physique entre le codeur et l’élément de détection, ce qui réduit l’usure et augmente la durée de vie des codeurs optiques.
- Grande vitesse : Les codeurs optiques peuvent fonctionner à des vitesses élevées, ce qui en fait des options idéales pour les applications nécessitant une détection rapide de position sans compromettre l’exactitude.
Inconvénients
- Sensibles aux facteurs environnementaux : La « ligne de visée » des sources lumineuses des codeurs optiques peut être affectée par la poussière, la saleté et d’autres facteurs environnementaux avant d’atteindre le récepteur interne, ce qui peut réduire leur exactitude et précision.
- Installation complexe : Les codeurs optiques nécessitent un alignement et une installation minutieux pour garantir des relevés exacts, ce qui peut être un processus long et exigeant.
- Fragilité : Comparés à d’autres types de mécanismes de rétroaction, les codeurs optiques sont conçus avec des disques de verre fins et des plastiques plus fragiles et sujets aux dommages lorsqu’ils subissent des contraintes mécaniques ou des vibrations.
Approfondir les capteurs à effet Hall : principes et usages
Selon la théorie de l’effet Hall, formulée par Edwin Hall (découvreur de l’effet Hall), lorsqu’un champ magnétique est appliqué dans une direction perpendiculaire au flux de courant électrique dans un conducteur, une différence de tension est induite. Cette tension peut être utilisée pour détecter si un capteur à effet Hall se trouve à proximité d’un aimant. En fixant un aimant à l’arbre rotatif d’un moteur, les capteurs à effet Hall peuvent détecter quand l’arbre leur est parallèle. À l’aide d’un petit circuit imprimé, cette information peut être délivrée sous forme d’onde carrée, similaire à celle des codeurs optiques.
Il est courant que les cartes à effet Hall comportent 2 capteurs, produisant une sortie en quadrature où deux signaux montent et descendent à mesure que le moteur électrique tourne, avec un déphasage de 90° entre eux. En comptant ces impulsions et en observant laquelle arrive en premier, vous pouvez déterminer le sens de rotation du moteur. La fréquence de ces impulsions diffère selon notre gamme de différents vérins linéaires électriques sur commande ; toutefois, notre PA-04-HS offre une rétroaction par capteur à effet Hall prête à l’emploi. Une bonne exactitude, combinée à la robustesse des dispositifs à effet Hall, les rend populaires pour des cas d’usage tels que :
- Applications automobiles
- Bureaux ergonomiques pour la maison et le bureau
- Suivi solaire et énergies renouvelables
- Applications marines
- Système de levage industriel / lourdes charges
Forces et faiblesses des capteurs à effet Hall
Avantages
- Détection sans contact : Les capteurs à effet Hall ne nécessitent pas non plus de contact physique avec leur élément sensible Hall, ce qui réduit l’usure et augmente la durée de vie de l’appareil.
- Robustesse : Les capteurs à effet Hall sont plus robustes et résistants aux facteurs environnementaux tels que la poussière, la saleté et les vibrations, ce qui accroît leur fiabilité globale dans des applications aux conditions d’exploitation difficiles.
- Installation simple : Les capteurs à effet Hall sont relativement faciles à installer et nécessitent moins d’alignement que les codeurs optiques.
- Coût inférieur : Les capteurs à effet Hall sont généralement plus abordables que les codeurs optiques.
Inconvénients
- Résolution plus faible : Les capteurs à effet Hall ont généralement une résolution inférieure à celle des codeurs optiques, ce qui peut limiter leur adéquation aux applications exigeant une très haute précision.
- Vitesse limitée : Les capteurs à effet Hall présentent davantage de limites en termes de vitesse maximale à laquelle ils peuvent détecter la position avec exactitude.
- Interférences magnétiques : Les aimants internes des capteurs à effet Hall peuvent être affectés par des interférences magnétiques externes, ce qui impacte l’exactitude et la fiabilité de la rétroaction dans certains environnements.
- Sensibilité à la température : Les propriétés magnétiques des capteurs à effet Hall peuvent être affectées par les variations de température, ce qui peut nécessiter une compensation ou une calibration supplémentaires dans les applications avec de grands changements de plage de température.
EN RÉSUMÉ
Les codeurs optiques et capteurs à effet Hall sont des choix populaires pour la lecture de la rétroaction de position ; toutefois, nous devons être conscients de leurs différences, en particulier de leurs avantages et de leurs inconvénients. Lors du choix entre des codeurs optiques et capteurs à effet Hall, il est important de trouver le bon équilibre entre exactitude, durabilité, complexité et prix qui vous convient le mieux.
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