Le NFC comme interface de configuration à la place de câbles et de boîtiers d'adaptation : une solution simple et intelligente

Lors du développement d'une machine, chaque capteur doit être réglé avec précision. Le nombre d'impulsions requises pour une application optimale est souvent source d'incertitudes. Cette situation implique un certain nombre d'efforts et peut susciter l'agacement.

Le choix des bons adaptateurs, outils et boîtiers de paramétrage pour le réglage des capteurs est souvent plus compliqué que prévu. Et les problèmes se poursuivent lorsque le câble nécessaire n'est pas disponible. Sans le câble adéquat, impossible de modifier ou d'adapter la configuration de l'ensemble.

Pour simplifier cette phase de développement, Wachendorff Automation GmbH & Co. KG a mis au point une solution intelligente et simple. Au lieu des câbles adaptateurs et des boîtiers de paramétrage habituels, l'entreprise a décidé d'utiliser le NFC (Near Field Communication) comme interface de communication lors du développement d'un nouveau codeur incrémental.

Entreprise de taille moyenne, Wachendorff est gérée par ses propriétaires. Son siège est situé à Geisenheim, près de Francfort-sur-le-Main. Spécialiste de la conception et de la fabrication de codeurs « Made in Germany », l'entreprise a mis au point le premier codeur incrémental au monde pouvant être configuré individuellement à l'aide d'un smartphone. Une application mobile permet de créer et d'enregistrer chaque caractéristique. Ces paramètres peuvent désormais être transférés vers le codeur via le NFC. Le NFC est une technologie de transmission sans alimentation et sans contact. La série WDGN a été équipée d'une puce NFC pour intégrer cette technologie de communication réputée au codeur.

Spécialement conçue pour le codeur, la technologie de détection génère une fréquence d'impulsions fiable et élevée. Par ailleurs, celle-ci est si polyvalente qu'elle permet de choisir n'importe quelle fréquence d'impulsion, jusqu'à une par tour. Les équipements intègrent une technologie brevetée de détection magnétique de haute précision et résolution. Des mesures très précises peuvent être réalisées dans un espace d'installation réduit, avec un maximum de 16 384 impulsions par tour et un design compact (à partir de 36 mm).

Le réglage souple des paramètres via l'application permet au client de configurer lui-même le dispositif sur site. Ce système apporte une souplesse accrue lors du développement et de la mise en service des machines. Différents contrôleurs ou convertisseurs peuvent être testés de manière variable. Les dispositifs sur la machine peuvent être remplacés avec une grande souplesse, ce qui réduit le stock nécessaire, et donc les coûts de stockage et de transport. Les commandes incorrectes sont ainsi réduites au minimum. Différentes configurations de codeur peuvent être stockées directement dans l'application.

Spécialement développé par Wachendorff, le logiciel générique peut être utilisé indépendamment du type de capteur. Les fonctionnalités peuvent être adaptées à d'autres systèmes de capteurs et d'actionneurs, par exemple pour activer des fonctions ou échanger de données.

Disponible sous iOS et Android, le logiciel Flutter a été utilisé comme base pour la technologie de l'application.

La technologie NFC a été adaptée avec succès aux environnements industriels difficiles. Avec des diamètres types de 36 et 58 mm, la série comporte des codeurs à arbre plein et creux. Selon le type de produit, la charge sur l'arbre peut atteindre 300 N. La protection contre l'inversion de polarité et les courts-circuits est assurée pour toute la plage de tensions de 4,75 à 32 VCC. Toutes les options de montage courantes dans le secteur sont disponibles. Les codeurs peuvent être fournis avec un connecteur M12 ou une sortie de câble, que ce soit en version radiale ou axiale. Selon le type, le boîtier robuste en acier inoxydable offre une protection IP67 ou IP69K, et IP65 ou jusqu'à IP67 à l'entrée de l'arbre. Il garantit une résistance élevée aux vibrations et aux chocs et affiche une plage de températures de fonctionnement comprise entre -40 et 85 °C, ce qui le rend parfaitement adapté à une utilisation dans les environnements industriels particulièrement difficiles. Le nouvel alliage utilisé pour le couvercle offre un meilleur blindage contre les influences magnétiques, et rend la production encore plus respectueuse de l'environnement.

La sécurité de la transmission des données est aussi garantie. La configuration du codeur n'est possible qu'en saisissant un mot de passe. La communication du codeur est cryptée, et les différents niveaux de droits d'accès sont protégés par des codes PIN pour l'utilisateur final. Le codeur comporte plusieurs mémoires. La configuration actuelle est stockée dans la mémoire interne du microcontrôleur et dans la mémoire NFC.

Si les valeurs sont valides, la configuration dans la mémoire NFC peut être remplacée par celle désirée, et sera transférée à la mémoire interne après réinitialisation de l'alimentation. Si les données de la mémoire NFC ne sont pas valides, les dernières valeurs valides de la mémoire interne sont rétablies. Quand la mémoire NFC est utilisée, les données de configuration peuvent être lues et envoyées même lorsque le dispositif est éteint, ce qui est essentiel pour faciliter et sécuriser le déploiement. Toutes les données sont protégées et cryptées par le code PIN, même lorsque le dispositif est éteint.

Par rapport au Bluetooth et au WLAN, le NFC a une portée restreinte et communique en champ proche. Avec leur portée supérieure, le WLAN et le Bluetooth sont plus sensibles aux interférences et vulnérables aux attaques. Tous deux sont des normes radio actives, dans lesquelles la transmission ne peut s'effectuer qu'avec une alimentation électrique. Avec le NFC, le paramétrage peut s'effectuer directement sur la machine, ce qui garantit un accès limité. La communication passive du module NFC garantit l'absence d'interférences pendant le fonctionnement. Le NFC permet un paramétrage sans fil et sans tension directement sur la machine. Son utilisation est donc plus sûre et moins compliquée.

La conception de l'antenne a été testée avec plusieurs prototypes fonctionnels. Pour approfondir les essais et l'optimisation, plusieurs designs d'antenne ont été créés et fournis en quantités normales. Les essais réalisés portaient sur la qualité de réception, la distance entre le smartphone et l'antenne et la fiabilité de communication. Ils ont permis de déterminer le rapport optimal entre la portée et l'encombrement de l'antenne.

La solution mise au point fournit assez de mémoire pour les besoins actuels et de réserve pour de futures extensions. La disposition de l'antenne a été optimisée pour tenir sur un circuit imprimé de 20 mm x 17 mm tout en assurant une transmission fiable sur la distance maximale.

Cette carte est connectée à celle du capteur via un câble ruban et des connecteurs de verrouillage spéciaux. Ce verrouillage est nécessaire pour assurer une grande robustesse mécanique.

Les modèles WDGN offrent une alternative optimale et simple aux clients pour lesquels la norme de communication IO-Link (par ailleurs très répandue) n'est pas adaptée.

La nouvelle série WDGN se décline en deux versions. La version Basic dispose des canaux standard d'un codeur incrémental (A, B, N) et de canaux inversés. La version Advanced est plus poussée. Dans celle-ci, quatre canaux peuvent être configurés de manière indépendante.

Cette nouvelle technologie contribue à diminuer les coûts et la complexité, et renforce la dimension écologique des produits.

« L'objectif de notre série WDGN est d'offrir à nos clients de nouvelles possibilités pour la configuration de leurs codeurs », explique Robert Wachendorff.
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