Codeur incrémental - Rotation

Le codeur incrémental est un capteur de précision pour les objets en rotation, donc de position angulaire d'un objet par rapport à un axe de rotation, ou de mesure d'angle.

Le capteur codeur, pourquoi, comment ?

Il doit être couplé à l'axe de rotation de l'objet capté : manivelle, roue de vélo, axe de moteur à courant continu, platine de tourne-disque, etc. La fixation peut se faire de deux façon : soit en mettant l'axe du codeur directement en face de l'axe de l'objet à capter, soit en créant un couplage mécanique avec une courroie (ce qui est plus solide mais plus long à mettre en place).

Le codeur incrémental presente deux avantages par rapport à l'autre capteur classique d'objets en rotation, le potentiomètre à rotation infinie : il ne comporte pas de zone aveugle, il capte l'angle de rotation en continu sur l'ensemble d'un tour, alors que le potentiomètre à rotation continue présente un cran entre la valeur maximale et le retour à la valeur minimale du tour suivant. Le codeur est particulièrement adapté à la détection fine de rotations lentes et supporte les rotations rapides, alors que le potentiomètre infini a une utilisation plus ciblée sur les rotations rapides. En ce qui concerne la résolution, le codeur est 10 bits (1024 pas) et le potentiomètre infini et 7 ou 12 bits (seon l'interface à capteurs sur laquelle il est branché), mais malgré tout le codeur paraît plus stable donc plus précis.

L'objet, dont la position angulaire est mesurée par ce codeur, est en mouvement. Ce mouvement peut avoir diverses causes : l'objet peut être manipulé ou bien motorisé.

Si l'objet capté est passif, il est manipulé par le public ou par l'artiste lors d'une performance. Il s'incorpore dans une interface tangible, mécanique, comportant par exemple des roues mobiles, manivelles, poignées tournantes, vieux tourne-disques détournés, périscopes, ... Il peut être lié à un effet sonore, lumineux ou visuel, selon à quel média les données du capteur sont affectées. La personne choisit la position de l'objet, le programme reçoit les mesures du capteur et y réagit.

Si l'objet est motorisé automatiquement, il n'est pas besoin de le manipuler par un être humain pour qu'il soit en mouvement. Le codeur incrémental sert alors à asservir le moteur en position, c'est-à-dire à piloter le moteur depuis l'ordinateur en sachant dans quelle position exacte se trouve son axe, à quel moment l'arrêter, le ralentir, l'accélérer, ... Cela rend possible la synchronisation de plusieurs objets en mouvement, ou bien la chorégraphie des mouvements d'un objet tournant en maîtrisant sa position.

Dans les photographies du haut de la page, le codeur est associé à une petite roue produite par impression 3D. Il s'agit là d'un objet manipulé par une main et non motorisé.

Vidéo

Démonstration de l'asservissement d'un moteur grâce au codeur.

Exemple d'utilisation

Cette vidéo illustre une utilisation très pragmatique du capteur Codeur Incrémental Midi : la fabrication de bobines. Le but est de créer de nombreuses bobines avec exactement 30 tours de fil de cuivre. Le Codeur Interface-Z capteur la position angulaire de la bobine et envoie ses données vers un patch Max, qui en retour allume, accélère, ralentit et arrête un moteur à courant continu, piloté en sortie via une carte Transistors basse puissance. Le codeur incrémental permet donc de contrôler la vitesse du moteur et le nombre précis de tours effectués par la bobine.

Enroulement de bobine par Interface-z sur Vimeo.

Caractéristiques

Caractéristiques techniques : Protocole, résolution, branchements et programmation.

Ces caractéristiques sont détaillées et précisées dans la documentation de la Carte Codeur.

Résolution

Codeur incrémental numérique : 1024 pas = 10 bits.

Protocole Midi

Le protocole Midi est compatible avec tous les environnements de programmation et logiciels couramment utilisés par les artistes et les musiciens.

C'est un capteur Midi direct, il dispose d'une prise Midi standard (DIN 5 voies) à connecter directement sur l'entrée IN de l'ordinateur, via une interface Midi-USB (préférentiellement de marque avec pilote spécifique), ou une entrée Midi de carte son.

Si d'autres types de capteurs sont utilisés en parallèle, le codeur peut se brancher sur une entrée merger de Carte Capteur 4 Analogiques, ou sur une carte Merger ou sur un deuxième port Midi

Entrée Merger du Codeur

La carte Codeur comporte une entrée Midi Merger dont les utilités sont multiples :

• pour cascader plusieurs cartes Codeurs l'une sur l'autre ;
• pour associer le codeur avec d'autres types de capteurs (tels que Télémètre à ultrason ou Carte pour capteurs analogiques).

1 ou 2 Codeurs

Par défaut la carte Codeur est fournie avec un seul codeur incrémental, mais si besoin est elle peut en gérer deux sans que les données se mélangent. Il faut alors ajouter un codeur supplémentaire

Alimentation électrique

La carte Codeur nécessite une alimentation de tension continue entre 9 et 12V. Elle est fournie avec un petit bloc secteur adéquat mais peut être remplacée par une autre alimentation de mêmes caractéristiques.

##Programmation

La carte Codeur fonctionne au protocole Midi mais nécessite un traitement pour reconstituer la mesure effectuée. En effet le Midi standard ne permet qu'une résolution de 127 pas (7 bits), il est étendu pour la résolution de 1024 pas du codeur.

Control Change

Les données de chaque Codeur (s'il y en a deux par carte) sont envoyées sur des messages de type Control Change qu'il faut combiner pour reconstituer la mesure.

Ces caractéristiques sont détaillées et précisées dans la documentation de la Carte Codeur.

Cette opération est faisable dans les logiciels courants de programmation artistique tels que Max, Max for Live, Isadora, Pure Data, Processing, Usine, ... Des patchs sont en cours de rédaction et seront mis en ligne dans les jours qui viennent dans la section Programmation de notre site.