{"id":7509,"date":"2025-08-20T09:26:35","date_gmt":"2025-08-20T09:26:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.omch.com\/?p=7509"},"modified":"2025-11-14T09:06:24","modified_gmt":"2025-11-14T09:06:24","slug":"what-is-a-rotary-encoder","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.omch.com\/fr\/what-is-a-rotary-encoder\/","title":{"rendered":"Qu'est-ce qu'un codeur rotatif ? Types, fonctionnement et applications"},"content":{"rendered":"

La pr\u00e9cision est devenue un besoin essentiel dans le monde de l'ing\u00e9nierie d'aujourd'hui, o\u00f9 rien n'est un luxe. Dans l'automatisation industrielle, l'\u00e9lectronique grand public et tous les autres appareils, il est possible de contr\u00f4ler le mouvement, mais il doit \u00eatre pr\u00e9cis. L'\u00e9l\u00e9ment le plus important de cette capacit\u00e9 est un composant \u00e9lectrom\u00e9canique vital : le codeur rotatif. Ce didacticiel pr\u00e9sente le codeur rotatif en profondeur, en expliquant son objectif, ses m\u00e9canismes internes, ses cat\u00e9gories cl\u00e9s ainsi que son utilisation fondamentale dans un \u00e9ventail d'applications\/syst\u00e8mes dans des sc\u00e9narios de la vie r\u00e9elle.<\/p>\n\n\n\n

Qu'est-ce qu'un codeur rotatif et pourquoi est-il important ?<\/h2>\n\n\n\n

Un codeur rotatif est un dispositif \u00e9lectrom\u00e9canique, ou un capteur \u00e9lectrom\u00e9canique, qui mesure l'angle de rotation ou le mouvement d'un arbre en rotation et met cette information \u00e0 disposition sous la forme d'un signal \u00e9lectrique. Ce signal est de nature analogique ou peut \u00eatre un signal num\u00e9rique qui fournit des informations exploitables concernant la position angulaire de l'\u00e9quipement fix\u00e9, le sens de rotation d'un arbre, la vitesse et l'acc\u00e9l\u00e9ration. Sa capacit\u00e9 op\u00e9rationnelle est inestimable dans de nombreux m\u00e9canismes divers o\u00f9 un retour d'information pr\u00e9cis sur la rotation est n\u00e9cessaire dans un m\u00e9canisme de contr\u00f4le en boucle ferm\u00e9e ou une m\u00e9thode de mesure pr\u00e9cise.<\/p>\n\n\n\n

Un codeur rotatif est fondamentalement diff\u00e9rent d'un potentiom\u00e8tre, bien qu'ils soient tous deux couramment compar\u00e9s. Un potentiom\u00e8tre est un simple capteur analogique absolu, produisant une sortie de tension qui augmente avec la position d'un racleur mobile, et qui a une limite d'angle de rotation inf\u00e9rieure \u00e0 360A}}$S \u00e0 environ 270 degr\u00e9s, le z\u00e9ro de la sortie correspondant \u00e0 une valeur comprise entre 0 et 360 degr\u00e9s (en fonction du fabricant). La plupart des codeurs rotatifs, en revanche, sont sans contact ou sont capables d'un degr\u00e9 de rotation th\u00e9oriquement illimit\u00e9, et les techniques de d\u00e9tection sans contact utilis\u00e9es \u00e9vitent l'usure m\u00e9canique inh\u00e9rente au racleur d'un potentiom\u00e8tre. Cela les rend parfaits pour \u00eatre utilis\u00e9s dans des applications \u00e0 rotation continue et augmente consid\u00e9rablement leur dur\u00e9e de vie.<\/p>\n\n\n\n

Les codeurs rotatifs fournissent les donn\u00e9es de base de millions de proc\u00e9dures automatis\u00e9es. Ces dispositifs, utilis\u00e9s dans le contr\u00f4le industriel, la robotique, l'usinage CNC et ailleurs, sont essentiels pour donner \u00e0 un syst\u00e8me une id\u00e9e de ses performances afin qu'il puisse s'y adapter et avoir une id\u00e9e de son propre \u00e9tat. L'\u00e9tude de leur fonctionnement est importante pour tout ing\u00e9nieur ou technicien appel\u00e9 \u00e0 travailler dans ces domaines.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Comprendre le fonctionnement des capteurs rotatifs<\/h2>\n\n\n\n

Dans sa forme la plus simple, le r\u00f4le d'un codeur rotatif est de transformer une rotation m\u00e9canique en une s\u00e9rie d'impulsions \u00e9lectriques. Un codeur rotatif fonctionne en r\u00e9alisant cette op\u00e9ration gr\u00e2ce \u00e0 une interaction intelligente entre un \u00e9l\u00e9ment cod\u00e9 et un \u00e9l\u00e9ment de d\u00e9tection.<\/p>\n\n\n\n

L'\u00e9l\u00e9ment le plus important est un disque \u00e0 motifs ou une roue codeuse qui est press\u00e9 sur l'essieu en question. Ce disque pr\u00e9sente un motif r\u00e9p\u00e9table avec des caract\u00e9ristiques particuli\u00e8res qu'un capteur fixe peut d\u00e9tecter. L'application de ce principe se d\u00e9cline en trois technologies principales :<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Codeur rotatif optique : <\/strong>C'est le plus courant des diff\u00e9rents types de codeurs et, la plupart du temps, il a les r\u00e9solutions les plus \u00e9lev\u00e9es. La roue codeuse est un disque transparent sur lequel sont dispos\u00e9es des lignes ou des coupes opaques. Une diode \u00e9lectroluminescente (DEL) est utilis\u00e9e pour projeter son faisceau \u00e0 travers le disque, puis un photod\u00e9tecteur enregistre les coups dans le faisceau lumineux lorsque les lignes opaques se d\u00e9placent sur la ligne de d\u00e9tection, ce qui produit une impulsion.<\/li>\n\n\n\n
  • Encodeurs magn\u00e9tiques :<\/strong> Dans cette conception, un rotor magn\u00e9tis\u00e9 est utilis\u00e9 sous la forme d'une roue codeuse comportant une s\u00e9rie de p\u00f4les nord et sud. Les variations des champs magn\u00e9tiques sont d\u00e9tect\u00e9es par un capteur magn\u00e9tique stationnaire \u00e0 effet Hall ou magn\u00e9to-r\u00e9sistif lorsque la roue tourne. Les codeurs magn\u00e9tiques peuvent \u00eatre tr\u00e8s robustes et pr\u00e9senter des niveaux \u00e9lev\u00e9s de fiabilit\u00e9. Ils ne tol\u00e8rent pas les facteurs environnementaux tels que la poussi\u00e8re, l'humidit\u00e9 et l'huile, ce qui les rend adapt\u00e9s aux applications industrielles salissantes.<\/li>\n\n\n\n
  • Encodeurs m\u00e9caniques :<\/strong> Il s'agit de la m\u00e9thode la moins ch\u00e8re et la plus facile \u00e0 utiliser. Un motif de traces conductrices sur un disque entre en contact physique avec un ensemble fixe de brosses. Un changement dans les motifs lorsque l'arbre tourne interp\u00e9n\u00e8tre et rompt les circuits pour d\u00e9velopper un signal. Ils sont surtout d\u00e9savantag\u00e9s par l'usure m\u00e9canique, la courte dur\u00e9e de vie et le rebond de contact qui n\u00e9cessite un d\u00e9bouclage du signal.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    La plus grande innovation de la plupart des codeurs incr\u00e9mentaux est l'utilisation de signaux en quadrature, d'o\u00f9 le nom de codeur en quadrature. Ils g\u00e9n\u00e8rent deux trains d'impulsions distincts (l'un est appel\u00e9 phase A et l'autre phase B), qui sont d\u00e9phas\u00e9s de 90 degr\u00e9s. En comparant la phase du signal qui pr\u00e9c\u00e8de l'autre, il est possible de d\u00e9terminer avec certitude le sens de rotation. Lorsque A pr\u00e9c\u00e8de B, la rotation sur le plan se fait dans le sens des aiguilles d'une montre ; lorsque B pr\u00e9c\u00e8de A, elle se fait dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. On peut \u00e9galement mesurer la fr\u00e9quence de ces impulsions afin d'obtenir la vitesse de rotation de l'arbre.<\/p>\n\n\n\n

    Plus un codeur est pr\u00e9cis, plus sa r\u00e9solution est \u00e9lev\u00e9e, ce qui se traduit par des impulsions par r\u00e9volution (PPR) ou des comptes par r\u00e9volution (CPR). Un codeur 1000 PPR \u00e9met 1000 impulsions par rotation de 360 degr\u00e9s sur ses canaux A et B. Les codeurs multicanaux comprennent \u00e9galement un troisi\u00e8me canal, le signal Z ou signal d'index, qui \u00e9met une seule impulsion \u00e0 chaque tour. Ce signal est tr\u00e8s utile dans le cas de s\u00e9quences de positionnement et d'\u00e9talonnage de la position.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Principaux types de codeurs et leurs principales diff\u00e9rences<\/h2>\n\n\n\n

    Bien que les codeurs aient plusieurs autres formes d wildyne en fonction de la mani\u00e8re dont ils d\u00e9tectent, leur cat\u00e9gorisation la plus importante est celle de la sortie. La d\u00e9cision d'utiliser un codeur incr\u00e9mental ou un codeur absolu est une d\u00e9cision de conception majeure dans le syst\u00e8me et d\u00e9pend de l'exigence de position et du co\u00fbt de l'application en question.<\/p>\n\n\n\n

    Codeur rotatif incr\u00e9mental<\/strong>: Un codeur rotatif incr\u00e9mental est un codeur qui \u00e9met un flux d'impulsions indiquant le mouvement relatif. Il ne projette pas la position r\u00e9elle de l'arbre, mais indique qu'il est d\u00e9plac\u00e9 et dans quelle direction. Le contr\u00f4leur du syst\u00e8me devra enregistrer ces impulsions par rapport \u00e0 un point de d\u00e9part connu. Ce point de d\u00e9part doit \u00eatre localis\u00e9, g\u00e9n\u00e9ralement par le biais d'une routine de localisation sur le signal Z. Le premier point fort des codeurs incr\u00e9mentaux est qu'ils sont simples et bon march\u00e9. N\u00e9anmoins, l'inconv\u00e9nient majeur est qu'en cas de coupure de courant, toutes les informations sur les positions sont effac\u00e9es. Apr\u00e8s le r\u00e9tablissement de l'alimentation \u00e9lectrique, le syst\u00e8me doit \u00eatre r\u00e9orient\u00e9 afin de retrouver sa position.<\/p>\n\n\n\n

    Codeur rotatif absolu : <\/strong>Le codeur rotatif absolu, quant \u00e0 lui, \u00e9met un signal diff\u00e9rent - un mot num\u00e9rique ou un code - pour chaque position de l'arbre. Dans un codeur absolu, la roue codeuse est plus complexe en ce sens que chaque position est cod\u00e9e selon un ensemble particulier de codes binaires. Cela signifie que lorsque le syst\u00e8me a \u00e9t\u00e9 mis hors tension, puis remis sous tension, le codeur fournira la position r\u00e9elle d\u00e8s que le courant sera r\u00e9tabli. Il n'est donc plus n\u00e9cessaire d'effectuer une s\u00e9quence de retour et les donn\u00e9es de positionnement ne sont pas perdues lors d'un cycle d'alimentation, ce qui est n\u00e9cessaire dans la plupart des applications critiques de s\u00e9curit\u00e9 et de positionnement \u00e9lev\u00e9. Les codeurs absolus sont encore plus divis\u00e9s en deux cat\u00e9gories : les codeurs absolus et les codeurs absolus :<\/p>\n\n\n\n

      \n
    • Monotour :<\/strong> Fournit la position absolue \u00e0 l'int\u00e9rieur d'une r\u00e9volution de 360 degr\u00e9s.<\/li>\n\n\n\n
    • Multi-tour :<\/strong> Comprend un m\u00e9canisme d'engrenage suppl\u00e9mentaire qui compte \u00e9galement le nombre de tours complets, fournissant un code unique sur une vaste gamme de mouvements.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Sans surprise, la complexit\u00e9 et les capacit\u00e9s suppl\u00e9mentaires des codeurs absolus les rendent plus co\u00fbteux que leurs homologues incr\u00e9mentaux.<\/p>\n\n\n\n

      Fonctionnalit\u00e9<\/td>Codeur incr\u00e9mental<\/td>Codeur absolu<\/td><\/tr>
      Sortie<\/td>Trains d'impulsions A\/B\/Z<\/td>Code num\u00e9rique unique pour chaque position<\/td><\/tr>
      Donn\u00e9es sur les postes<\/td>Changement relatif par rapport \u00e0 un point de d\u00e9part<\/td>V\u00e9ritable position absolue \u00e0 tout moment<\/td><\/tr>
      Perte de puissance<\/td>Les donn\u00e9es de position sont perdues<\/td>Les donn\u00e9es de position sont conserv\u00e9es<\/td><\/tr>
      Le rep\u00e9rage<\/td>N\u00e9cessaire apr\u00e8s une perte de puissance<\/td>Pas n\u00e9cessaire<\/td><\/tr>
      Complexit\u00e9<\/td>Plus simple, moins de c\u00e2blage<\/td>Sortie plus complexe, \u00e0 plusieurs bits<\/td><\/tr>
      Co\u00fbt<\/td>Plus bas<\/td>Plus \u00e9lev\u00e9<\/td><\/tr>
      Utilisation courante<\/td>Contr\u00f4le de la vitesse, positionnement relatif<\/td>Bras robotis\u00e9s, CNC, positionnement absolu<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

      Sorties de signaux et d\u00e9codage des codeurs rotatifs<\/h2>\n\n\n\n

      La sortie rectangulaire d\u00e9riv\u00e9e d'un codeur doit \u00eatre correctement d\u00e9cod\u00e9e au niveau du contr\u00f4leur r\u00e9cepteur (g\u00e9n\u00e9ralement un automate programmable, un microcontr\u00f4leur ou un variateur). La classification correcte des diff\u00e9rents types de signaux de sortie est tr\u00e8s importante pour assurer la compatibilit\u00e9 du mat\u00e9riel et l'int\u00e9grit\u00e9 du signal.<\/p>\n\n\n\n

      Le signal dominant produit est le signal en quadrature (phases A\/B) comme expliqu\u00e9 dans les paragraphes pr\u00e9c\u00e9dents. Cependant, le circuit de commande de sortie d\u00e9termine les propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectriques de la mani\u00e8re dont ces signaux sont command\u00e9s. Les exemples typiques sont les suivants :<\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Push-Pull (HTL - High-Threshold Logic) :<\/strong> Il s'agit d'une sortie g\u00e9n\u00e9rale tr\u00e8s r\u00e9pandue. Elle fait osciller positivement le signal vers le haut (vers la tension d'alimentation) et vers le bas (vers la masse) de mani\u00e8re \u00e0 produire un signal fort et insensible au bruit. Elle est couramment utilis\u00e9e dans les syst\u00e8mes industriels 24V.<\/li>\n\n\n\n
      • TTL<\/strong> (<\/strong>Logique transistor-transistor<\/strong>):<\/strong> Ce pilote donne une sortie carr\u00e9e de 5V et est destin\u00e9 \u00e0 des longueurs de c\u00e2ble plus importantes gr\u00e2ce \u00e0 sa sortie A et A-not, B et B-not, Z et Z-not qui est un pilote de ligne diff\u00e9rentiel. Les signaux diff\u00e9rentiels assurent une excellente r\u00e9jection du bruit en mode commun.<\/li>\n\n\n\n
      • Collecteur ouvert (NPN\/PNP) :<\/strong> L'un des types de sortie est le collecteur ouvert (NPN\/PNP), qui est utilis\u00e9 comme un interrupteur. Il est capable de conduire la ligne de signal \u00e0 la terre (NPN) ou \u00e0 la tension d'alimentation (PNP), mais pas activement dans l'autre sens. Cela n\u00e9cessite une r\u00e9sistance pull-up ou pull-down externe \u00e0 l'extr\u00e9mit\u00e9 du contr\u00f4leur, qui est g\u00e9n\u00e9ralement li\u00e9e \u00e0 une broche commune telle que VCC ou la masse, et qui est utilis\u00e9e pour \u00e9tablir un \u00e9tat logique d\u00e9fini. Ce sch\u00e9ma d'interfa\u00e7age est avantageux entre les syst\u00e8mes dont les tensions logiques varient.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        Le processus de d\u00e9cryptage des signaux A \/ B est logique. Le contr\u00f4leur v\u00e9rifie en permanence lequel des deux canaux est disponible. Le canal oppos\u00e9 ou le m\u00eame canal entra\u00eene une v\u00e9rification de la direction. Si l'\u00e9tat du canal A n'est modifi\u00e9 que maintenant, le contr\u00f4leur examine l'\u00e9tat actuel du canal B. Si B diff\u00e8re de l'\u00e9tat pr\u00e9c\u00e9dent, le contr\u00f4leur v\u00e9rifie l'\u00e9tat actuel du canal B. Si B diff\u00e8re de l'\u00e9tat pr\u00e9c\u00e9dent de A, la direction sera dans le sens des aiguilles d'une montre et la m\u00eame situation se produit dans l'autre sens (lorsque l'\u00e9tat pr\u00e9c\u00e9dent de A est similaire \u00e0 celui de B, la direction sera dans le sens inverse des aiguilles d'une montre). La logique est g\u00e9n\u00e9ralement appliqu\u00e9e \u00e0 des compteurs mat\u00e9riels ou par le biais d'un logiciel avec l'utilisation d'interruptions externes pour assurer un contr\u00f4le fiable en temps r\u00e9el. La quantit\u00e9 de fils (par exemple, 3 fils, 5 fils) qu'un codeur transporte est li\u00e9e \u00e0 son type de sortie (un codeur avec une sortie de type CC doit avoir plus de fils), \u00e0 sa capacit\u00e9 \u00e0 utiliser l'\u00e9nergie et au fait que le codeur a ou non un signal Z ou des sorties diff\u00e9rentielles.<\/p>\n\n\n\n

        \"\"<\/figure>\n\n\n\n

        Sp\u00e9cifications importantes pour le choix d'un codeur rotatif<\/h2>\n\n\n\n

        Une analyse approfondie des besoins de l'application doit \u00eatre effectu\u00e9e pour d\u00e9terminer le type de codeur \u00e0 utiliser. Avant de prendre une d\u00e9cision incr\u00e9mentale (par opposition \u00e0 une d\u00e9cision absolue), il convient de tenir compte de certaines sp\u00e9cifications importantes :<\/p>\n\n\n\n