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encodeur linéaire avec arduino

  1. cricri8888

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    décembre 2017
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    encodeur linéaire avec arduino

    Bonjour,
    Je voudrais fabriquer une butée manuelle qui lors de son déplacement entraînera un potentiomètre. Celui ci indiquera la valeur en millimètres sur un afficheur digits.
    quelqu'un aurai t-il une proposition ou une autre technique.
    Merci

    -----

     


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  2. Antoane

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    août 2007
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Bonjour cricri8888 et bienvenue sur Futura,

    Peux-tu détailler un peu le contexte de l'étude : bricolage personnel à la va-vite, projet scolaire... ?
    Quelle est la distance que doit pouvoir parcourir le curseur du potentiomètre ?
    Quelle précision espères-tu avoir ?
    Pour notre curiosité, peux-tu détailler un peu l'application qui se cache derrière ?
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
     

  3. cricri8888

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    décembre 2017
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    c'est une application privé, j'ai un petit atelier chez moi ou je travail le bois. Sur ma scie à onglet, j'ai fait une table de coupe sur laquelle j'aimerais mettre cette butée. La longueur est de 2,50 mètres et la précision serait d'approcher le dixième.
     

  4. adipie

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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Bonjour,
    2500 mm ce n'est pas rien, un encodeur rotatif serait plus adapté.
    Je suppose que tu veux prendre la mesure sur un axe rotatif ?
    Si oui quel est le déplacement en mm pour 1 tour d'axe ?
    Tu trouvera des encodeurs sur EB à des prix raisonnables.
     

  5. paulfjujo

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    juillet 2004
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    bonjour,



    ... La longueur est de 2,50 mètres et la précision serait d'approcher le dixième.
    le 1/10em de quoi ? des 2,50m => 0,1 M
    ou le 1/10 de mm , de cm ?


    un potar 10 tours accouplé au deplacement , mesure analogique par un petit MCU , genre 12F1840 DIP 8 pins
    Affichage sur un LCD 2x16 cars en I2C
    Mouvement lineaire à transformer en mouvement rotatif 2,50 M -> 10 tours
    10T => pour 5V et pour 1024 points
    0V calé mecaniquement sur l'origine
    2500 cm pour 10 t
    250 cm pour 1 T
    250cm pour 102 points => +- 2,5cm par point

    ou potar + 1 simple voltmetre digital calibré sur la course 0-5000mV lecture divisée par 2 pour 0 -2500
    resolution : celle du voltmetre et de la linearité du potar.
    ex: voltmetre 4000 points
    Multimetre à 10 000 points !


    Un encoder serait plus precis .. mais si +-2,5cm sont OK
    L'encoder necessite un fin de course pour etablir le zero d'origine
    Dernière modification par paulfjujo ; 06/12/2017 à 09h27.
     


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  6. Murayama

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    août 2007
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Bonjour!

    le 1/10em de quoi ? des 2,50m => 0,1 M
    ou le 1/10 de mm , de cm ?


    Comme il s'agit d'une table de découpe, disons le 1/10 de mm.

    2500 cm pour 10 t
    250 cm pour 1 T
    250cm pour 102 points => +- 2,5cm par point


    Petite erreur: 2m50, ça fait 250cm, pas 2500. Pour le reste, je suis d'accord, +/- 2.5mm par point.

    Pascal
     

  7. freepicbasic

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    août 2006
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Si la précision est de 1/10 de mm ça fait 25 000 pas !
    Pour un potentiomètre et un convertisseur A/D qui généralement font 1024 pas max et un potentiomètre qui risque de crachouiller (surement pas assez fiable) c est trop.

    La solution est compteur d'impulsion.
    Il faut un engrenage multiplicateur métal avec une précision au 1/100 mm.
    qui risque de couter assez cher...

    La solution économique serait d'utiliser un servo moteur avec des pignons métal , à l'envers en enlevant le moteur et en le remplaçant par un compteur de tours.
    Il faudra une butée (contact de fin de course) de départ pour avoir une référence et compter à partir de ce point.

    Les engrenages risquent de demander une certaine énergie pour tourner, à tester si c est viable.
    On alors de la mécanique d'horlogerie... (un vieux réveil sur l'axe LOL)

    Sinon on passe dans du matériel pro qui risque de couter cher.

    Ce qui est étonnant c'est que généralement on prend le problème dans l'autre sens en mettant un moteur pas à pas et on compte les pas.
    Mais bon comme d'hab , vu le nombre d'infos limitées...

    A+, pat
     

  8. Antoane

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    août 2007
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Bonjour,

    On trouve sans difficulté des ADC ayant bien plus de 10 bit, jusqu'à 24 ou 32 - La difficulté est alors dans la mise en œuvre, du traitement du signal amont.
    Ce n'est cependant, à mon avis, clairement pas une bonne idée, le bruit du au potentiomètre et à son environnement, associé à la linéarité du potentiomètre, rendrait la réalisation très ardue et/ou dispendieuse.
    Compter les pas d'un moteur pas à pas (ou synchrone) pourrait convenir, à condition de ne pas sauter de pas.

    Ajouter un codeur (incrémental s'il est possible de faire un RàZ au démarrage, absolu sinon) sur l'axe sera, à mon avis, la meilleure solution solution, tout en demandant peu d'efforts en électroniques.

    Ces propositions (potentiomètre rotatif, encodeur rotatif) supposent que la "butée manuelle" est effectivement reliée à un axe, sans quoi il faudra s'intéresser à des codeurs linéaires.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
     

  9. luc_1049

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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Bonjour

    Pour gagner en résolution sans augmenter les moyens, il faut une plage de mesure plus faible. Comme c'est pour du sciage l'utilisateur pourrait admettre de faire une course plus faible après avoir fait une coupe d'essai sur une chute auquel cas il ne fonctionnerait plus qu'en relatif en décalant sa butée de quelques mm.

    Un potentiomètre s'il fait de nombreux tour finira par s'abimer si ce n'est la piste, la vis sans fin qui commande le curseur. En plus risque avec la poussière dans un atelier bois. Pourtant l'idée du multimètre serait astucieuse pour un prototype à condition d'en faire un usage moyen.

    Si la butée était commandée par un système de vis écrou avec éventuellement une réduction du jeu , il n'y aurait plus qu'à récupérer le mouvement rotatif de la vis pour compter les impulsions. (Mais il y aurait du rattrapage de jeu comme sur une machine outil conventionnelle)
    Dans les imprimantes usagées il y a des disques transparents gravés pour détecter le mouvement rotatif.

    cdlt
     

  10. paulfjujo

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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Bonjour,


    cm,mm
    Grosse erreur ! surement parce que affecté par le déces de mon (notre) idole Johnny ..

    0,1mm pour une course de 2500mm ..
    en milieu industriel , on avait utilisé ceci pour positionner des lames de coupes sur un rouleau de 4M..

    le fichier pdf ne passe pas ?

    Regle lineaire MTS Sensor Temposonics R-serie Absolute, Non-Contact Position Sensors
    MAGNETOSTRICTIVE PRINCIPLE

    Technical Data
    Input
    Measured variables Position, Speed / Dual magnets position measurements
    Measuring range Profile: 50 - 5000 mm, Rod: 50 - 7600 mm
    Output
    Voltage 0...10 / 10...0 / -10...+10 / +10...-10 VDC (min. load controller: > 5 kOhms)
    Current 4(0)...20 mA / 20...4(0) mA (min/max. load: 0/500 Ohms)
    Overvoltage protection up to 36 VDC
    Accuracy
    Position measurement:
    - Null/Span adjustment 100 % of electrical stroke (Min. range 25 mm)
    - Resolution 16 bit; 0,0015 % (Minimum 1 μm)
    - Linearity < ± 0,01 % F.S. (Minimum ± 50 μm)
    - Repeatability < ± 0,001 % F.S. (Minimum ± 1 μm)
    - Hysteresis < 4 μm
    - Update time 0,5 ms up to 1200 mm / 1,0 ms up to 2400 mm / 2,0 ms up to 4800 mm / 5,0 ms up to 7600 mm stroke length
    - Ripple < 0,01 % F.S.
    Speed measurement:
    - Range 0,025 - 10 m/s
    - Deviation < 0,5 %
    - Resolution 0,1 mm/s Option 0,01 mm/s
    - Update time (ms) see position measurement
    Temperature coefficient < 30 ppm/°C
    Operating conditions
    Magnet speed any
    Operating temperature -40 °C ... +75 °C
    Dew point, humidity 90% rel. humidity, no condensation
    Protection Profile: IP 65, Rod: IP 67, IP 68 for cable outlet
    Shock test 100 g single hit, IEC-Standard 68-2-27
    Vibration test 15 g / 10 - 2000 Hz, IEC-Standard 68-2-6
    Standards, EMC test Electromagnetic emission EN 50081-1
    Electromagnetic immunity EN 50082-2
    EN 61000-4-2/3/4/6, Level 3/4, Criterium A, CE-qualified
    Sortie Analogique ou Profibus ou .. SSi avec indicateur
     

  11. Murayama

    Date d'inscription
    août 2007
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Bonjour!

    cm,mm
    Grosse erreur ! surement parce que affecté par le déces de mon (notre) idole Johnny ..
    Bof, n'exagérons rien. Une erreur comme on en fait tous les jours avant de se frapper
    le front en disant quel con!

    La règle linéaire est en effet une excellente solution, mais dans le cas présent,
    c'est peut-être comme tuer une mouche avec un obus de 105. Et c'est clairement hors
    de portée d'un hobbyiste.

    Les engrenages, dont il est question plus haut, c'est une très bonne solution. En
    partant du principe que le mobile est relié à une courroie crantée entre deux pignons
    (crantés évidemment). Prévoir un système d'engrenage avec une réduction de 1:25. Voici
    le détail:
    - Avec 2 pignons de 30 mm, un tour de pignon fait dans les 100 mm. Avec sur ce pignon
    un aimant et un encodeur magnétique (très bon marché, moins de 10 euros pour l'aimant
    et le chip), on récupère 10 bits par SPI. On peut donc avoir l'angle, donc la distance
    linéaire locale. en 10 bits sur 100 mm de tour (30 de diamètre), on a une résolution
    de 0.1mm. Mais avec rien que ça, on ne sait pas combien de tours le pignon de la courroie
    a fait.
    - Avec un réducteur de 1/25 (1/5 * 1/5 pour avoir des pignons de taille raisonnable),
    et en mettant un encodeur (le même que ci-dessus) pour mesurer l'angle du 2ème pignon,
    on connait le nombre de tours.
    Exemple:
    a = angle du premier pignon (qui tourne avec la courroie du mobile)
    b = angle du 2ème pignon (celui qui tourne 1 tour pendant que le premier tourne 25 tours).

    On a donc angle = 25 * b
    mais a = angle mod 2pi (l'encodeur est absolu, mais pas multitours)
    Donc par algorithme, il suffit de trouver n pour que 2*n*pi + a = 25 * b.
    Et on va trouver une seule solution pour le nombre de tours du premier pignon,
    donc on peut en déduire la position absolue sans avoir à retourner une butée
    qui est un interrupteur, donc mécanique donc peu fiable et pas très précis.

    NB: contrairement à ce qui est dit plus haut, les engrenages ne demandent aucune
    énergie (du moins sans rapport avec les énergies mises en eu par une scie).

    Maintenant, des pignons d'horlogerie, évidemment, ce serait une erreur.
    Je mettrais de gros pignons en plastique comme celui-ci (module 2, taillé à la fraiseuse
    CNC dans une plaque de plexi blanc). En fait, plutôt que du plexi, le POM est bien mieux.
    POM = nom donné ici au poly oxy méthyle, ou qq chose comme ça, je ne suis pas chimiste.
    C'est très résitant à l'usure. Avec un gros module, il peut manger des copeaux sans problème.
    Un coup d'air comprimé de temps en temps et c'est bon.

    En résumant les avantages:
    - Pas cher: dans les 10 ~ 20 euros pour les capteurs et aimants.
    - Encodeur absolu: il est possible de connaître la position dès le démarrage, sans passer par une butée.
    - Les encodeurs sont absolus sur 1 tour, et communiquent par SPI, donc compatibles
    avec Arduino. Inutiile de s'occuper des phases AB pour lesquelles Arduino ne serait jamais assez rapide.

    Inconvénients:
    - Il faut trouver des pignons qui vont bien. Avec un rapport d'au moins 1/25 ou comme dit plus haut
    au moins 1/5 * 1/5. Mais évidemment toute autre combinaison est correcte, comme par ex. 1/3 * 1/3 * 1/3.
    Mais on en trouve sur le net en cherchant "plastic gears module 2". Ou module plus
    gros, évidemment. Si vous connaissez quelqu'un dans une université qui a accès à une
    CNC, c'est assez facile à faire.
    - Il faut souder le chip et ce n'est pas facile quand on n'a pas un bon fer à souder.
    C'est un modèle sans pattes, mais avec tout de même le cuivre apparent, donc c'est faisable,
    je l'ai fait, voir plus bas.
    Notons que j'ai fait un circuit spécial, mais il est possible d'utiliser des adapteurs
    standard QFN16 vers DIP 16 par exemple. Ensuite, il faut just câblee +V, GND, et le SPI.
    Photos jointes: vue d'un pignon en acrylique, module 2. Et le capteur magnétique.
    Grossissement du capteur magnétique avec son aimant posé dessus.
    IMG_2644.jpgIMG_2645.jpg

    Voilà.

    Pascal
     

  12. luc_1049

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    avril 2013
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Bonjour
    Citation Envoyé par Murayama Voir le message
    Bonjour!

    - Avec 2 pignons de 30 mm, un tour de pignon fait dans les 100 mm. Avec sur ce pignon
    un aimant et un encodeur magnétique (très bon marché, moins de 10 euros pour l'aimant
    et le chip), on récupère 10 bits par SPI. On peut donc avoir l'angle, donc la distance
    linéaire locale. en 10 bits sur 100 mm de tour (30 de diamètre), on a une résolution
    de 0.1mm. Mais avec rien que ça, on ne sait pas combien de tours le pignon de la courroie
    a fait.
    - Avec un réducteur de 1/25 (1/5 * 1/5 pour avoir des pignons de taille raisonnable),
    et en mettant un encodeur (le même que ci-dessus) pour mesurer l'angle du 2ème pignon,
    on connait le nombre de tours.
    Exemple:
    a = angle du premier pignon (qui tourne avec la courroie du mobile)
    b = angle du 2ème pignon (celui qui tourne 1 tour pendant que le premier tourne 25 tours).

    Pascal
    J'avoue ne pas comprendre pourquoi vous avez besoin du deuxième pignon et encodeur, puisque les 2 sont solidaires avec une courroie crantée, lorsque le premier tourne par son diamètre vous savez de combien s'est déplacé la courroie?

    cdlt
     

  13. Seb.26

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    juin 2005
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Citation Envoyé par cricri8888 Voir le message
    Bonjour,
    Je voudrais fabriquer une butée manuelle qui lors de son déplacement entraînera un potentiomètre. Celui ci indiquera la valeur en millimètres sur un afficheur digits.
    quelqu'un aurai t-il une proposition ou une autre technique.
    Merci
    Pourquoi pas un télémètre laser ?
    << L'histoire nous apprend que l'on apprend rien de l'histoire. >>
     

  14. cricri8888

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    décembre 2017
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Merci à tous pour vos réponses
    C'est la première fois que je m'inscrit sur un forum, je ne sais pas trop comment ça se passe alors je vous remercie de votre indulgence.
    Effectivement le dixième est le dixième de millimètre. Désolé pour cette erreur de ma part.
    J'ai volontairement pas donné plus d'information sur le projet, car je recherche toute les solutions envisageables à moindre coût. J'utilise mon atelier comme hobby.
    Je trace tous mes projets sous AutoCAD et j'ai l'habitude de travailler avec cette précision. C'est pour cette raison que je préfère un affichage digitale a un mètre à ruban. J'ai d'autre projet par la suite.
    J'ai déjà équipé ma raboteuse d'un positionnement numérique avec un moteur pas à pas. J'ai un déplacement uniquement de 250 millimètres. Pourquoi pas faire la même chose sur 2500 millimètres.
    Je pensais à une version plus simple, déplacer la butée manuellement avec un affichage digitale.
    J'avais pensé à la crémaillère mais je trouve le déplacement long quand on veux passer d'une extrémité à l'autre.
    L'idéal serait aussi de pouvoir réinitialiser le point 0 car la scie s'incline à gauche et à droite, ainsi que la lame.
    Selon l'angle ou le double angle souhaité, le point 0 varie toujours. Pour info, la scie possède un affichage digitale
    https://www.milwaukeetool.ca/fr/outi...trique/6955-20

    Si quelqu'un a une solution pas trop onéreuse avec une carte arduino ou autre solution, je suis preneurs.
     

  15. Murayama

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    août 2007
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    Re : encodeur linéaire avec arduino

    Bonjour!

    Bon, les explications, c'est toujours plus délicat qu'un schéma, j'aurais dû commencer
    par ça...
    Dans le schéma suivant, on a une courroie crantée solidaire du mobile dont on veut
    mesurer la postion. Dans l'explication ci-dessus, j'ai mis arbitrairement les diamètres
    à 30 mm parce que 30 pi est proche de 100. Bon disons 32, ce sera plus proche.
    On sait donc que 1 tour de la roue B correspond en gros à 100 mm de déplacement du
    mobile. Comme c'est un encodeur absolu, on connaît la position au démarrage, mais
    à n x 100 mm près. Les encodeurs sont représentés en semi-transparent pour qu'il soit
    possible de voir le rond des petits pignons.

    screenshot_982.png

    À ce point là (encodeur 1 uniquement), il y a une approche qui consiste à mettre une
    butée quelque part, et aller vers la butée au démarrage. Ensuite, par software, on remet
    le compteur à 0, et on démarre de là. Solution complètement gérable même par Arduino.
    Ce qui fait qu'un seul encodeur suffirait.
    Ce que je proposais là, c'était un encodeur multitours (à 25 tours), donc absolu
    sur 25 x 100 mm = 2m50. Ce qui fait que quand on allume la machine, il n'est pas besoin
    de chercher le 0, on sait immédiatement où on est. J'ai schématisé par des petites roues
    qui en entrainent des grandes. Ce n'est pas à l'échelle, mais si vous avez 2 fois un
    rapport de 1/5, alors vous pouvez couvrir les 2.5m. La lecture est en SPI, c'est aussi
    complètement gérable par Arduino.

    Si le calcul que j'ai fait est un peu abstrait, alors voici du concret:
    Au démarrage, admettons qu'on a l'encodeur 2 qui est à 750 (sur 1024).
    On va donc s'attendre à une distance autour de 25 * 750/1024. Ça fait 18.3 tours.
    Donc un peu plus de 18 tours.
    Dans ce cas là, on sait que la roue B est à environ 18 tours de l'origine (je rappelle
    que j'ai postulé que 1 tour = 100 mm. Dans la vie réelle, il faut évidemment utiliser
    la vraie circonférence du pignon, soit le nombre de dents * le pas).
    On lit maintenant la roue B qui dit par exemple 325. On peut alors calculer que
    le mobile est à [18 + (325/1024)] tours du début.
    Donc connaissant la valeur d'un tour, je peux calculer la distance directement sans
    retourner à l'origine. Avec 100 mm, on a donc 100 * [18 + (325/1024)] soit 183.17mm.

    Résolution: on est à 10 bits pour l'encodeur pour une distance de 100 mm par tour,
    ce qui par approximation donne une résolution de 0.1mm. On peut donc arrondir à 183.2mm

    Le chip employé ne demande aucune connaissance. Vous le mettez en face de l'aimant et
    vous lisez l'angle par SPI, point barre. De plus il est extrêmement tolérant comme le montrent
    les photos ci-dessous:

    IMG_2648.jpgscreenshot_984.png

    Celle de gauche, c'est un appareil de mesure que j'ai fait il y a quelques années.
    On voit par réflexion l'air conditionné au plafond, par ma manie de faire des capots noir laqué...
    La photo de droite montre la pièce qui contient l'aimant. On voit l'excentrage (accidentel) par
    rapport au support du PCB, en plexiglas. Je me suis gouré de 2mm, et à part une légère non
    linéarité induite par cette erreur, ça fonctionne très bien. J'ai corrigé par soft et par flemme
    parce que je maîtrise bien les 2.

    En ce qui concerne les encodeurs linéaire:

    On peut ajouter que ceci n'est pas un encodeur linéaire, c'est juste une astuce
    pour connaître la distance en utilisant des encodeurs rotatifs, sans plus.
    Pour les vrais encodeurs linéaires, il y a beaucoup de techniques suivant qu'on veut
    de l'incrémental ou de l'absolu. Magnétique ou optique. Et en magnétique comme en
    optique, il y a plusieurs solutions.
    On peut faire du vrai linéaire par bricolage, mais c'est un peu technique.
    Par exemple en utilisant un circuit imprimé où on a dessiné une piste en créneaux.
    On envoie une sinusoïde de quelques dizaines de kHz (constant) et on récupère le
    signal par des micro boucles, en circuit imprimé aussi. La démodulation est un peu
    délicate et la technologie un peu dépassée, mais elle a fait ses preuves quand on
    n'avait rien de mieux. On peut améliorer le couplage magnétique en collant les
    pistes en crénaux sur un support ferreux.
    Le schéma suivant explique le principe:

    screenshot_983.png

    - Dans la piste en créneau, on envoie un signal sinusoidal, par exemple 10 kHz.
    - Dans les boucles de réception (mobiles), on reçoit le signal. Mais son amplitude
    varie en fonction de la distance. Par exemple en A, on aura une pleine amplitude.
    En B, vu qu'il y a autant de surface de part et d'autre, on n'aura quasiment rien.
    Et en C, on aura pleine amplitude, mais avec une phase de PI. Pour les positions
    intermédiaires, l'amplitude varie de façon approximativement sinusoïdale en fonction
    de la distance. En connaissant 2 phases distinctes, on peut calculer l'angle électrique,
    donc la distance sur une période, et générer les phases A et B. Voilà pour l'incrémental.
    Pour l'absolu, on utilise la méthode Vernier avec 2 pistes de PCB de périodes différentes.

    Il y a bien sûr les capteurs optiques, mais dans un environnement à copeaux de bois,
    il vaut mieux oublier tout de suite. Ci dessous une photo d'une règle optique.

    IMG_2647.jpg

    On remarquera une piste pseudo-aléatoire qui est aussi une technique pour avoir un
    encodeur absolu. La piste master est au pas de 0.256mm. L'encodeur a une résolution
    de 1/4 de micron sans forcer, 15 nanomètres en s'appliquant.

    Il y a peut-être une autre solution bricolée très simple, en utilisant des feuilles
    magnétiques (un genre de caoutchouc avec des particules magnétiques dedans). Je n'ai
    jamais essayé, mais à vue de nez, avec des capteurs à effet Hall, on peut faire un
    encodeur linéaire incrémental. Ceci dit, ce genre de matériau est fait pour coller
    à un tableau ou à un frigo, mais pas pour de la métrologie (aucune garantie de stabilité
    en temps, en température, etc...) Pour couper du bois, je dirais que ça doit marcher.
    J'ai déjà mesuré ce genre de matériau par curiosité, le pas est autour de 4mm (donc
    exploitable avec les capteurs existants), et la magnétisation est aux alentours de
    30 kA/m, ce qui doit être lisible par les capteurs usuels, souvent entre 10 et 100 kA/m.
    La question est de savoir si on peut en trouver un morceau de 2,50...

    Bon, j'ai fait une belle digression... Mais au pas de course parce qu'il y aurait
    matière à en faire un bouquin complet, voire plusieurs tomes.

    Pascal
     


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