Comprendre les encodeurs

Le défi du carré t'a appris la limite de la boucle ouverte : des durées soigneusement réglées, et pourtant un robot qui ne revient jamais exactement au départ. Moteurs inégaux de quelques pour cent, batterie qui faiblit, sol qui glisse — chaque manœuvre ajoute sa petite erreur, et rien ne la mesure. Commander n'est pas mesurer : il manque un capteur tourné vers les roues elles-mêmes.

L'encodeur est ce capteur : un dispositif qui découpe la rotation d'une roue en crans comptables. Chaque fraction de tour produit une impulsion électrique ; le programme les compte, et le compte dit de combien la roue a réellement tourné — quel que soit l'état de la batterie ou l'humeur des moteurs. C'est la première brique de la boucle fermée que ton module d'asservissement exploitera à fond.

L'encodeur optique tient en deux pièces. Un disque solidaire de la roue, percé de fentes régulières — vingt sur le modèle de l'établi. Et une fourche optique à cheval sur son bord : une diode émettrice d'un côté, un phototransistor de l'autre. Fente : la lumière passe, le signal monte. Plein : la lumière est coupée, le signal retombe. La rotation devient un train de créneaux — un front montant par fente.

Il existe une seconde famille, magnétique : de petits aimants répartis sur la roue et un capteur à effet Hall qui détecte chaque passage. Le signal produit est le même — des impulsions —, mais l'aimant se moque de la poussière et de la lumière ambiante qui aveuglent parfois la fourche optique. Optique ou magnétique, la suite du chapitre ne change pas d'une ligne : dans les deux cas, on compte des fronts.

Compter dans la boucle principale semble naturel — et rate des impulsions dès que le robot accélère. À deux tours par seconde, quarante impulsions arrivent chaque seconde, une toutes les vingt-cinq millisecondes ; or ta boucle mesure, décide, pilote, parfois patiente dans un delay. Chaque impulsion survenue pendant qu'elle regarde ailleurs est perdue sans laisser de trace — et la distance estimée devient fausse, silencieusement.

La bonne architecture sépare les métiers. Une interruption attachée au front montant de la broche exécute une routine minuscule — incrémenter le compteur, rien d'autre : ni calcul, ni affichage, ni attente — puis rend la main aussitôt. La boucle principale, elle, lit le compteur à son rythme et fait les conversions. Règle d'or héritée de tes leçons : l'interruption ATTRAPE l'événement, la boucle l'EXPLOITE.

Un tour de roue transporte le robot d'exactement une circonférence : π × D, le diamètre et jamais le rayon. Pour la roue de l'établi, 6,5 cm de diamètre donnent π × 6,5 ≈ 20,4 cm par tour. Et puisque l'encodeur délivre 20 impulsions par tour, chaque impulsion vaut 20,4 ÷ 20 ≈ 1 cm de déplacement — c'est à la fois ton facteur de conversion et la finesse de ta mesure.

La formule générale s'écrit d = π · D · N ÷ Ntour : N impulsions comptées, Ntour impulsions par tour, D le diamètre. C'est une règle de trois — N ÷ Ntour donne les tours effectués, la circonférence les convertit en distance. Elle se lit aussi à l'envers : pour parcourir une distance voulue, calcule le nombre d'impulsions cible et roule jusqu'à l'atteindre. Avancer « d'un mètre » devient avancer « de 98 impulsions » — une consigne que le robot sait vérifier lui-même.