Comment augmenter la résolution d'un encodeur magnétique

[ATdevice]

Bonjour,

Nous avons un système avec une photodiode devant laquelle nous devons ajouter un petit shutter rotatif (élimination du bruit ambiant).
L' encombrement ainsi que l'angle d'ouverture de la photodiode nous imposent les dimensions et le nombre de fenêtres sur l'obturateur, qui est réalisé avec un film plastique rigide découpé au laser.
La difficulté de trouver des moteurs avec encodeurs nous a amené à choisir un petit moteur bas de gamme dont nous avons retiré le réducteur : https://www.robotshop.com/eu/fr/mote...codeur-6v.html
On doit tourner à une vitesse relativement basse à cause de la bande passante du préampli, mais pas trop basse quand même sinon le rapport signal/bruit se dégrade. Donc par expérimentation on a trouvé que 500 RPM était un bon compromis.

L'encodeur du moteur est un simple capteur effet Hall avec un aimant bipolaire (et non multipôle...)

L'asservissement est assuré par un microcontrôleur et une interface de puissance commandée en PWM. Dans les faits ça fonctionne presque...

Le moteur manque d'inertie, et l'encombrement réduit nous empêche d'ajouter un volant qui permettrait de corriger le problème, donc on se retrouve avec des fluctuations de fréquence assez importantes pour que ce soit visible sur le signal en sortie du préampli.

Ma question est donc : Comment pourrait-on augmenter virtuellement la résolution de l'encodeur pour que l'asservissement PID puisse agir plus rapidement sur la commande du moteur? Je pensais à une PLL ou un multiplieur de fréquence mais je ne sais pas si je pourrais implémenter ça directement dans le microcontrôleur (Microchip PIC32MX), et surtout si ça pourrait suivre une variation de fréquence...
Le mieux serait un capteur optique avec une centaine d'ouvertures, mais c'est super difficile à trouver dans le commerce, à part des trucs super gros du style : https://fr.rs-online.com/web/p/codeurs/7967806/
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[jiherve]

bonjour,
500t/min à partir d'un moteur 15000t/min@6V ce n'est pas raisonnable il faut le faire fonctionner sous qqs centaines de millivolt (PWM ou pas), la moindre resistance mecanique (collecteur) ou non linéarité conduira à des variations de vitesse importantes.
Un multiplicateur de fréquence (PLL) rajoutera du retard et le PID sera plus difficile à calmer
Ne serait il pas possible d'utiliser votre shutter avec une fourche optique pour obtenir l'info de vitesse, si oui alors un moteur moins véloce sera plus facile à asservir ou bien passer par un brushless qui fait ce que l'on lui dit si on pilote ses phases.
JR

[ATdevice]

Merci pour la réponse
Alors pour le moteur, le problème c'est que ce n'est pas du made in Swiss, il faut déjà presque 3V pour le faire démarrer, une fois lancé c'est possible de descendre un peu mais il décroche vite. Je le commande avec un driver en 3,5V pour garder un peu de marge, avec les différents test je pense qu'on en est à une bonne centaine de cycles Marche/Arrêt sans aucun problème de démarrage.

Pour l'idée de la fourche je ne l'ai pas précisé, mais il semblerait que les 2 types de feuilles qu'on a essayé, et même une une roue en ABS noir imprimée en SLA (épaisseur 1,5mm) laisse passer le 940 nm comme si il n'y avait rien, j'ai d'ailleurs mis un certain temps à comprendre pourquoi il n'y avait pas d'asservissement... Notre dernier recours serait une roue en métal mais notre sous-traitant a peur de la déformation du matériau pendant l'usinage/découpe.

[jiherve]

re
pourtant les imprimantes sont bourrées de petits moteurs avec encodeur optique imprimé voir par exemple CB605-60043.
Mais j'ai déjà eu ce probleme et je l'avais résolu avec un recyclage de roues de souris cependant je ne connais pas la nature du plastique peut être du PVC.
Le métal peut être travaillé en photo-découpe,c'est très précis un fournisseur par exemple :https://www.chimimetal.com/fr/techni...vure-chimique/
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[Vincent PETIT]

Bonjour,

Notre dernier recours serait une roue en métal mais notre sous-traitant a peur de la déformation du matériau pendant l'usinage/découpe.

Tu peux aussi essayer un stencil de PCB (le pochoir pour crème à braser) en forme de roue (optical chopper) ça ne coûte pas cher chez les fournisseurs asiatiques

[Murayama]

Bonjour!

Comment pourrait-on augmenter virtuellement la résolution de l'encodeur pour que
l'asservissement PID puisse agir plus rapidement sur la commande du moteur? Je pensais
à une PLL ou un multiplieur de fréquence mais je ne sais pas si je pourrais implémenter
ça directement dans le microcontrôleur (Microchip PIC32MX), et surtout si ça pourrait
suivre une variation de fréquence...

Si vous voulez garder cet encodeur, je ne peux rien faire pour vous et vous pouvez
ignorer la suite du message.
Il existe des encodeurs magnétiques entièrement intégrés, le format du chip est 3x3mm
(16 pins QFN), et j'en ai d'ailleurs parlé récemment sur ce site. C'est vraiment du
bas de gamme, mais ça vous coûtera moins cher que le Broadcom du lien de rs online.
La résolution est de 1024 par tour, c'est un encodeur absolu sur 1 tour, mais il permet
aussi des régulations en vitesse, je l'ai déjà fait. Avec tous les avantages du magnétique
en termes de poussières, vapeurs d'huile, etc...
Par contre, il fonctionne en SPI uniquement. Donc il faut voir si vous pouvez vous
permettre d'attendre une frame SPI et de la traiter. Ceci dit, il fonctionne à 4000 Hz
(de mémoire), ce qui vous permet 120 000 rpm. Mais SPI, ça prend tu temps, et il faut
voir si le délai de lecture dans votre boucle d'asservissement est possible.
Pour 500 rpm (arondissons à 600 pour les besoins du calcul), vous avez 1 tour en 100 ms.
Donc à 4000 Hz, vous avez une mesure par degré, en gros.

Du point de vue délai, lire une trame de 16 bits avec un SPI de max 16 MHz, ça permet
tout de même un débit de données raisonnable et à vue de nez, c'est largement assez
rapide, mais ça, c'est à vous de juger.

Voici une photo d'un encodeur que j'ai fait avec ce circuit. Il faut un aimant sur l'axe,
magnétisé diamétralement.


Pascal

Aux modérateurs: à chaque fois que j'attache un lien, il est en double. Une fois dans le texte et une fois en
attachement au bas. Désolé. J'ai téléchargé, puis utilisé l'option d'attachement dans le texte, mais je ne sais
pas comment supprimer la 2ème image...

[gienas]

Bonjour à tous

… à chaque fois que j'attache un lien, il est en double. Une fois dans le texte et une fois en
attachement au bas …

Faute de pouvoir te joindre par MP, je réponds ici.

Il me semble que c’est l’option d’insertion des images dans le texte qui sont difficiles d’utilisation.

Pour une image (comme ton exemple), l’ajout de l’image suffit. Elle se trouve à la fin du texte.

[Murayama]

Bonjour!

Je vois, merci. Donc je ne mettrai plus d'images dans le texte.

Pascal

[ATdevice]

Merci à tous pour vos réponses, heureusement on a seulement 2 systèmes à réaliser (1 dispositif en place sur une manip, l'autre en remplacement pour maintenance) donc on peut se permettre de bidouiller un peu
Dans un premier temps je pense que je vais rester sur le moteur que j'ai, facile à approvisionner et on a déjà une mécanique adaptée pour le maintenir ce qui facilitera les essais dans un premier temps. Les 2 solutions à base de stencil de PCB et l'encodeur magnétique me semblent pas mal pour un essai rapide, en espérant que l'aimant déjà présent soit compatible avec le capteur. Le uC que j'utilise peut monter jusqu'à 25 MHz en fréquence d'horloge SPI et je peux utiliser un canal DMA pour la communication donc je ne pense pas que ce sera un problème

[Qristoff]

Aux modérateurs: à chaque fois que j'attache un lien, il est en double. Une fois dans le texte et une fois en
attachement au bas. Désolé. J'ai téléchargé, puis utilisé l'option d'attachement dans le texte, mais je ne sais
pas comment supprimer la 2ème image...

J'ai toujours eu ce problème et les modos reprennent mes messages fréquemment, je ne sais toujours pas d'où vient le problème

[Qristoff]

500t/min à partir d'un moteur 15000t/min@6V ce n'est pas raisonnable

Je suis bien d'accord avec le fait que le moteur n'est plus adapté si on supprime le réducteur ! Dans cette gamme de prix/puissance, le même site propose des petits assemblages moteur/réducteur mieux adaptés.

[ATdevice]

Bonjour,
En parcourant le site les seuls qui correspondent à ma recherche sont du même type que celui que j'avais donné. La réelle contrainte c'est que le bloc optique a été conçu pour s'adapter sur un système complet, donc on a très peu de degré de liberté.
L'obturateur est une correction à ajouter suite aux tests in situ. Il y a une luminosité ambiante très faible mais suffisante pour perturber la mesure sur le système final que nous n'avions pas en test fonctionnel sur table. Notre capteur n'a pas la possibilité d'être fibré, le spectre que nous devons observer est assez large (500nm - 700nm) donc même en filtrant en dessous de 450nm et au delà de 750nm on reste susceptible aux blocs de secours et à la balise rouge/orange/vert.

[polo974]

Bonjour,
je ne connais pas les dimensions disponibles, mais le moteur d'un petit ventilateur 3 pins pourrait faire le job (genre 25x25 ou 40x40, en ne gardant que la partie centrale).
le fil jaune est un retour d'impulsion de vitesse de rotation.

En fait, c'est tout l'ensemble qui semble un peu space, ajouter un organe mécanique sur un système optique...
Et comme on ne sait pas trop de quoi il s'agit, difficile de proposer autre chose.

genre un shutter lcd, ça ne pourrait pas aller? (https://www.adafruit.com/product/3627 au hasard)
ok, la lumière est polarisé, tout ça... et comme on ne sait pas ce que ça fait...
(et on n'alimente pas un lcd en continu, sinon dégradation (à minima un coup dans un sens, un coup dans l'autre))

[Vincent PETIT]

Bonjour,

En fait, c'est tout l'ensemble qui semble un peu space, ajouter un organe mécanique sur un système optique...
Et comme on ne sait pas trop de quoi il s'agit, difficile de proposer autre chose.

Il souhaite faire de la détection cohérente, du moins c'est ce que jai compris depuis le début https://en.m.wikipedia.org/wiki/Optical_chopper en effet cela permet de se débarrasser par exemple du bruit 1/f (flicker) qui finit par soit saturer soit faire dériver le récepteur optique.

mais le moteur d'un petit ventilateur 3 pins pourrait faire le job (genre 25x25 ou 40x40, en ne gardant que la partie centrale).
le fil jaune est un retour d'impulsion de vitesse de rotation.

Ça me semble être une bonne solution.