Codeur optique de réglage manuel

Informations intéressantes sur ces codeurs rotatifs

Guide du codeur rotatif

Codeur optique de réglage manuel

Codeur rotatif avec interface incrémentielle

Les codeurs rotatifs sont des codeurs incrémentaux optiques qui fournissent leurs valeurs de sortie sous forme d'impulsions. Ils sont souvent utilisés comme interface homme-machine pour définir avec précision des valeurs de consigne. Pour une utilisation adéquate, les éléments de commande offrent souvent en plus des crans d'arrêt et une fonction de poussoir. Comme ils sont actionnés manuellement, la configuration du produit a une grande influence sur la sensation d'utilisation.

Il s'agit entre autres d'un blocage de la rotation, d'une fonction poussoir et de crans d'arrêt adaptés aux besoins de l'application. C'est l'inhibition de la rotation qui prévient par exemple un déréglage involontaire et qui, en combinaison avec des crans, détermine les propriétés haptiques. Avec notre portefeuille, nous couvrons une multitude de besoins. En outre, nous sommes votre partenaire pour l'optimisation du codeur rotatif dans votre application.

Car ce sont les exigences de l'application qui déterminent le type d'utilisation. Nous vous conseillons volontiers et définissons avec vous le produit optimal pour votre "design in". Notre objectif est de fournir le meilleur produit fonctionnel et économique pour votre application. Pour ce faire, nous vous accompagnons en tant que partenaire de longue date avec une grande fiabilité de livraison et des produits de qualité garantie pendant toute la durée de vie de votre application.


Guide pour Codeurs optiques de réglage manuel
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5 conseils pour trouver le bon codeur de réglage manuel

Lors du choix du codeur de valeur de consigne approprié, l'utilisateur doit savoir quelles sont les exigences fondamentales qu'il pose au produit.

1. les exigences haptiques et mécaniques sont :

  • Avec ou sans cran d'arrêt
  • Le couple d'actionnement
  • Le couple d'enclenchement
  • La force d'actionnement sur le bouton-poussoir
  • La course du bouton-poussoir
  • Avec butée de fin de course, sans butée de fin de course
  • Le diamètre de l'arbre
  • La fixation du capteur dans l'application

2) Les exigences électriques primaires comprennent :

  • La tension d'alimentation
  • La consommation de courant
  • Le signal de sortie, l'électronique de sortie
  • Une redondance électrique
  • Avec bouton-poussoir [oui/non]
  • La tension max. Tension/courant du bouton-poussoir

3. propriétés environnementales :

  • La température de fonctionnement
  • Le degré de protection IP
  • La résistance aux chocs/vibrations

4. la durée de vie:

  • Le nombre de manœuvres de l'arbre
  • Le nombre de manœuvres du bouton-poussoir

5. le prix :

  • Prix plafond du codeur de réglage manuel
  • Prix plafond du bouton de réglage

Qu'est-ce qu'un codeur rotatif de réglage manuel ?

Les codeurs rotatifs de réglage manuel font partie des codeurs incrémentaux (voir le guide à ce sujet). Mais ils sont aussi et surtout utilisés comme générateurs de valeurs de consigne manuels. Dans ce cas, un mouvement rotatif manuel de l'axe du codeur (dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse) permet d'émettre des valeurs de consigne sous forme de signaux électriques incrémentaux. Notre portefeuille de codeurs de réglage manuel comprend exclusivement des codeurs avec principe de détection optoélectronique. Ils peuvent présenter des caractéristiques supplémentaires telles que des boutons-poussoirs intégrés et / ou des crans d'arrêt. Si un bouton-poussoir est intégré dans un générateur d'impulsions rotatif, un contact de commutation est fermé lorsqu'une force axiale est exercée sur l'arbre. Avec l'option de crans d'arrêt, le couple varie par pas équidistants lorsque l'arbre est actionné.

Les domaines d'application populaires des codeurs rotatifs sont :

  • modification du volume, par exemple dans les récepteurs AV, les systèmes audio de voiture
  • Défilement dans les menus
  • Définition de valeurs numériques
  • Confirmation d'une fonction ou de valeurs de consigne

Principe de balayage optique

Les codeurs rotatifs sont généralement des codeurs incrémentaux optiques et fournissent donc leur signal utile sous forme d'impulsions. Pour détecter le sens de rotation, les générateurs d'impulsions rotatifs mettent à disposition deux signaux électriques à la sortie, ceux des canaux A et B, dont les signaux sont déphasés de 90°. La relation entre les signaux A et B permet de détecter dans une unité d'évaluation si l'axe du générateur d'impulsions rotatif est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse. Les technologies de capteurs optiques possèdent certains avantages. Il s'agit d'un principe de mesure sans contact, c'est-à-dire que la transmission de la valeur de mesure entre l'enregistrement de la valeur de mesure et la saisie de la valeur de mesure se fait sans contact. Pour plus de détails sur les codeurs incrémentaux optiques, voir leur guide.


Bouton-poussoir

De nombreux codeurs rotatifs peuvent être commandés avec un bouton-poussoir intégré qui est actionné par l'application d'une force axiale (pression) sur l'arbre. Les interrupteurs fonctionnent exclusivement comme des contacts à fermeture (en anglais : normally open, N.O.). Cela signifie que le contact de commutation est fermé lorsqu'il est actionné et ouvert lorsqu'il n'est pas actionné. La fonction de commutation est réalisée à l'aide d'un interrupteur à action brusque/à déclic situé sous l'arbre.

Pour les caractéristiques électriques admissibles du bouton-poussoir, il faut tenir compte des critères de sélection suivants :

  • Tension maximale autorisée appliquée au bouton-poussoir
  • Courant maximal admissible qui circule dans le bouton-poussoir
  • Résistance de contact du bouton-poussoir
  • Le bouton-poussoir est-il relié à la masse ou non ?

La plupart des paramètres varient selon le codeur rotatif, mais la tension maximale admissible du bouton-ppoussoir est de 12V/DC pour tous les codeurs rotatifs MEGATRON.

Pour les caractéristiques mécaniques du bouton-poussoir, il faut tenir compte des critères de sélection suivants :

  • Durée de vie (nombre de manœuvres)
  • Course [mm]
  • Force d'actionnement [N]
  • Temps de rebondissement [ms]

Le temps de rebondissement définit en premier lieu le temps nécessaire à un interrupteur électromécanique à action brusque pour que le contact de commutation soit complètement fermé.


Cran d'arrêt

Les codeurs rotatifs à crans donnent à l'opérateur un retour haptique. Ce feedback se traduit par une modification périodique sensible de la résistance mécanique pendant la rotation. Les crans sont exclusivement disponibles en option sur les codeurs rotatifs. Il est généralement possible de choisir le nombre de positions de crantage et le couple de crantage. En termes plus précis, on entend par crantage la modification du couple d'actionnement par étapes équidistantes pendant la rotation de l'arbre. L'arbre s'enclenche toujours entre deux positions. Ce n'est qu'en appliquant une force accrue que la position peut être modifiée. La position d'encliquetage est appelée en anglais "Detent Position". Un changement d'état du niveau de sortie du signal a lieu électriquement entre deux positions d'enclenchement successives ou pendant le changement de position d'enclenchement. Une unité d'évaluation est utilisée à cet effet.

L'utilisation des impulsions peut par exemple se faire pour les applications suivantes :

  • De manière générale, pour l'augmentation ou la diminution d'une valeur numérique par position d'arrêt
  • Pour la navigation dans une structure de menu au moyen d'un mouvement de rotation - chaque position d'encliquetage correspond à un changement de position du menu.

La force utilisée pour surmonter la position d'encliquetage est également appelée couple d'encliquetage dans les fiches techniques. Plus le couple d'enclenchement est élevé, plus la force qui doit être appliquée pour faire tourner l'arbre du générateur d'impulsions rotatif et ainsi modifier la valeur de consigne, tout en conservant le diamètre du bouton de réglage, est élevée.

L'intérêt d'un couple d'enclenchement plus élevé est le suivant :

  • d'empêcher un mouvement de rotation involontaire de l'arbre et de s'opposer ainsi à une modification involontaire de la valeur de consigne.
  • Comme compensation de la relation entre le diamètre du bouton de réglage et le couple d'enclenchement. Plus le diamètre du bouton de réglage est grand, plus le levier (r) qui agit perpendiculairement à l'axe central de l'arbre est long et moins il faut de force (F) pour faire tourner le bouton de réglage et donc l'axe de l'émetteur d'impulsions rotatif avec le même couple d'enclenchement.

Bascule de Schmitt

De nombreux codeurs rotatifs ont une bascule de Schmitt intégré. La bascule de Schmitt est un circuit électronique. La fiche technique de chaque codeur contient un schéma (bloc) de l'électronique du générateur d'impulsions. Ce schéma indique si le générateur d'impulsions a intégré une bascule de Schmitt.

Ce circuit permet de réaliser un changement d'état du signal de sortie entre deux états de niveau fixes Low/High et inversement. Pour cela, les amplitudes de signal à l'entrée du signal de la bascule de Schmitt doivent varier dans une certaine plage, appelée seuils de commutation (en anglais "treshold level"). De manière générale, on peut dire que :

  • Une bascule de Schmitt émet toujours des signaux carrés.
  • Si la fréquence du signal d'entrée change, la fréquence du signal de sortie change également.
  • Les formes des signaux d'entrée sur la bascule de Schmitt peuvent être différentes. Pour qu'il y ait un changement de niveau à la sortie de la bascule de Schmitt, l'amplitude du signal d'entrée doit varier dans la plage des seuils de commutation.

L'utilisation du circuit de bascule de Schmitt présente les avantages suivants :

  • Les incréments sont représentés à la sortie du signal sous la forme de signaux rectangulaires clairement définis, sans que les flancs du signal ne s'affinent.
  • Le temps de montée et de descente du signal (en anglais rise and fall time) entre les états de niveau (haut/bas) est réduit de manière significative.
  • Les propriétés de vieillissement des diodes électroluminescentes en fonctionnement continu contribuent à une diminution de l'intensité lumineuse pendant la durée de fonctionnement, ou le vieillissement du système optique en soi entraîne une réduction des niveaux de signal à la sortie des phototransistors du générateur d'impulsions rotatif et donc des propriétés de commutation modifiées. Pour compenser efficacement ces effets de vieillissement, on utilise également la bascule de Schmitt.

Un inconvénient des encodeurs rotatifs avec déclencheurbascules de Schmitt intégrés peut être leur consommation de courant légèrement plus élevée. Cet effet secondaire négatif est souvent compensé par l'utilisation de semi-conducteurs à base de CMOS dans le codeur rotatif, qui présentent une consommation de courant globalement réduite.


Mécanisme à crans

Sur le marché, on trouve généralement trois méthodes pour réaliser un encliquetage par un mécanisme :

  • Acier à ressort
  • Bille métallique & ressort spiral
  • Roue polaire magnétique

Un bon mécanisme d'encliquetage se caractérise par des propriétés d'encliquetage largement inchangées pendant toute la durée de vie du générateur d'impulsions rotatif. En tant qu'élément de commande manuel, cela signifie par exemple : Si l'on mentionne une durée de vie d'un million de rotations de l'arbre pour un émetteur d'impulsions rotatif et si l'on modifiait la valeur de consigne 80 fois par jour par actionnement manuel, on n'aurait dépassé le seuil d'un million d'actionnements qu'après plus de 34 ans. 80 changements d'état manuels par jour, 365 jours par an, c'est déjà beaucoup trop pour la plupart des applications. Des enquêtes ont montré que les encodeurs rotatifs sont actionnés en moyenne moins de 100 000 fois au cours de leur durée de vie. En réalité, seules quelques dizaines de milliers d'activations sont réalistes pendant la durée de vie d'une application.

Acier à ressort Dans les mécanismes d'encliquetage en acier à ressort, une tôle à ressort s'enclenche dans des cavités du boîtier dont la surface de roulement est souvent graissée. Ces mécanismes d'encliquetage présentent souvent un comportement d'encliquetage fortement régressif en fonction de l'actionnement de l'arbre et on les trouve généralement sur les codeurs rotatifs dont la durée de vie est limitée.

Bille métallique & ressort spiral Le mécanisme d'encliquetage est réalisé par deux billes métalliques qui sont disposées à l'intérieur, en face de l'arbre. Grâce à deux ressorts en spirale, les billes sont pressées sur une couronne dentée montée sur l'arbre. Un lubrifiant est appliqué sur les dents de la couronne dentée. Ce principe a été développé en grande partie par nos soins et amélioré en permanence. Il offre des caractéristiques optimales en termes de compacité, de durée de vie du produit et de rentabilité élevée.

Roue polaire magnétique Un mécanisme d'encliquetage avec roue polaire magnétique est une solution technique de haute qualité qui offre une durée de vie maximale du produit avec un comportement d'encliquetage constant. Un aimant permanent circulaire (roue polaire) est monté sur un arbre de capteur rotatif et est magnétisé en alternance à intervalles équidistants (nord/sud). De petites plaques métalliques magnétiques sont disposées en cercle autour de l'aimant permanent dans le boîtier du codeur, à intervalles réguliers. Lorsque l'arbre tourne, la roue polaire se déplace également et des effets magnétiques réciproques se produisent entre la roue polaire et les plaques métalliques. Il existe une force de répulsion (nord/nord ou sud/sud) et une force d'attraction (nord/sud) entre les champs magnétiques réciproques de la roue polaire et les plaques métalliques dans le boîtier du codeur. Si aucun mouvement de rotation de l'arbre n'a lieu, l'arbre reste dans une position, ce qui équivaut à un encliquetage. Le principe de la roue polaire nécessite beaucoup plus de place que les autres procédés et est plus complexe et plus cher à fabriquer.


Restriction de la rotation (couple d'actionnement plus élevé)

Les codeurs rotatifs sont très souvent utilisés pou le réglage manuel. C'est pourquoi ils sont optimisés pour un actionnement manuel de l'arbre. Pour une saisie fiable des valeurs de consigne, un couple d'actionnement plus élevé est nécessaire. En effet, c'est la seule façon de régler des valeurs de consigne précises et de lutter contre une rotation involontaire de l'arbre. Le couple décrit l'effet de rotation d'une force qui doit agir sur l'arbre pour le faire tourner. L'unité du couple est le newton-mètre [Nm]. Pour augmenter le couple, on utilise des codeurs rotatifs avec des paliers lis et l'restriction de la rotation est réalisée au moyen d'une graisse d'amortissement et/ou d'un élément de ressort pour générer un frottement supplémentaire. L'utilisation d'un roulement à billes n'a pas de sens en raison du faible couple (de décollement). L'indication du couple doit tenir compte de la température de fonctionnement et du nombre de mouvements de l'arbre. En effet, plus la température de fonctionnement est basse, plus le couple d'actionnement est élevé. De même, un arrêt prolongé de l'arbre et la vitesse de confirmation (tr/min) ont une influence. Souvent, l'indication du couple dans une fiche technique se fait à température ambiante et à une vitesse d'actionnement constante de 10 tr/min. Pour des raisons techniques, il n'est pas possible de représenter la spécification au moyen d'une seule valeur. Cela n'est possible que pour une plage de valeurs. Les raisons en sont principalement les tolérances du palier d'arbre et de l'arbre ainsi que la quantité et le positionnement de la graisse d'amortissement sur l'arbre et le palier d'arbre. Une information typique concernant un couple d'actionnement dans les fiches techniques est la suivante : 0,1 ≤ M ≤ 0,6 Ncm / 0,3 ≤ M ≤ 1,3 Ncm (@RT, 10 tr/min) L'abréviation RT indique la référence de la mesure du couple à la température ambiante et se situe entre 19 °C et 21 °C conformément à la norme pour les bâtiments d'habitation et de bureaux.


Thème du bouton

Outre les caractéristiques telles que le couple d'actionnement ou le couple d'arrêt, le bouton rotatif joue un rôle décisif dans les propriétés haptiques d'un codeurs rotatif. La masse et le diamètre extérieur sont les facteurs les plus importants. Les volants ont généralement une tête de réglage avec une masse élevée. Si un mouvement de rotation rapide est effectué et que la tête de réglage est relâchée, la masse relativement élevée du bouton de réglage empêche un arrêt brutal de l'arbre du codeur. En d'autres termes, la masse élevée du bouton rotatif entraîne un mouvement de rotation de l'arbre qui se poursuit brièvement (propriété de poursuite par inertie de masse). Cela peut être un avantage pour les valeurs de consigne à modifier rapidement, car cet effet favorise la rotation. Sur les générateurs d'impulsions rotatifs de MEGATRON en version roue à main, une manivelle est également intégrée au bouton rotatif. Pour les roues à main, le bouton rotatif fait partie de la livraison et est déjà fixé sur l'e codeur. Pour tous les autres codeurs rotatifs, un bouton rotatif doit être sélectionné comme accessoire supplémentaire.

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