En électronique, le terme « quadrature » apparaît fréquemment, notamment dans les domaines de l’encodeur en quadrature et du traitement du signal en quadrature. Mais qu’est-ce que la « quadrature » et à quoi sert-elle ? Cet article explique la signification de la « quadrature » et présente le fonctionnement d’un encodeur en quadrature.
Le codeur industriel est un capteur rotatif qui convertit le déplacement angulaire en une série d’impulsions numériques. Ces impulsions permettent de contrôler le déplacement angulaire. Associé à une roue dentée ou à une vis, le codeur peut également mesurer le déplacement linéaire.
L’histoire de la quadrature
Bien que le terme « quadrature » soit surtout utilisé en électronique, il trouve son origine dans la Grèce antique. Les mathématiciens de l’époque cherchaient à modéliser les surfaces courbes à l’aide de carrés. Bien que cette méthode soit assez archaïque comparée à nos calculs actuels d’intégrales et de π, tous les objets qui nous entourent, même les objets courbes, peuvent être composés d’une multitude de petits carrés. L’encodeur rotatif en quadrature décompose la rotation inconnue en impulsions carrées lors de l’exécution de différentes tâches.
Encodeur rotatif et linéaire en quadrature
Dans un codeur de moteur Fanuc, le mode quadrature correspond à la réception de deux signaux carrés indiquant le mouvement et la direction, déphasés de 90° (ou un quart de cycle). Il s’agit donc d’un mode à onde carrée. Ces signaux peuvent être générés par la lumière ou par contact physique. Dans un codeur optique rotatif, des disques percés de fenêtres de signal sont disposés à intervalles réguliers, laissant passer la lumière. Lorsque le capteur est exposé à la zone de la fenêtre, sa sortie est à l’état haut ; sinon, elle est à l’état bas.
Ainsi, l’encodeur de broche Fanuc peut générer différents signaux. Lors d’une rotation horaire, lorsqu’un capteur effectue une conversion spécifique, l’autre capteur se trouve dans un état connu. Par exemple, lorsque le capteur A passe de l’état haut à l’état bas à 180°, le capteur B indiquera un état bas lors d’une rotation horaire. Inversement, si le capteur A passe de l’état haut à l’état bas et que le capteur B indique déjà un état haut, cela signifie que la roue tourne en réalité dans le sens antihoraire.
La distance de rotation du mouvement peut être mesurée par impulsions sur un seul canal. Les codeurs absolus Fanuc utilisent généralement le PPR (points par rotation) ou la valeur d’impulsion par rotation. Cependant, avec un réglage approprié, le codeur d’impulsions Fanuc peut mesurer la transition entre deux canaux, du niveau haut au niveau bas et inversement. De cette manière, la précision de la mesure d’impulsions sur un seul canal peut atteindre un facteur quatre..
Il convient de noter que 360 degrés ne représente pas l’angle de rotation total de la roue, mais plusieurs phases d’activation/désactivation distinctes qui se produisent généralement au cours de la rotation. De plus, le décalage de 90 degrés est important. Si la différence de phase entre les capteurs est de 180 degrés, les deux capteurs effectueront la conversion simultanément, ce qui entraînera une incertitude lors de la conversion et, par conséquent, des résultats erronés..
Certains codeurs d’origine utilisent un décalage des fenêtres pour les deux capteurs, contrairement à la disposition présentée ici. La structure du codeur linéaire en quadrature est similaire, mais la fenêtre du capteur est linéaire, ce qui permet de déterminer la distance de déplacement nécessaire au suivi de la position de l’objet.
