Cách bộ mã hóa thông minh sử dụng cảm biến tích hợp

Kỹ thuật điều khiển
07/01/2025 15:06
Dữ liệu từ việc sử dụng gia tốc kế tích hợp và các cảm biến bổ sung trong bộ mã hóa, giúp thực hiện kỹ thuật bảo trì dự đoán và giám sát tình trạng, đồng thời đơn giản hóa việc lắp đặt và đi dây.
aa
Cách Bộ Mã Hóa Thông Minh Sử Dụng Cảm Biến Tích Hợp
Các phiên bản FOT của bộ mã hóa cảm ứng KCI 1300 từ Heidenhain cũng có thể được sử dụng như một nắp vòng bi.

Xu hướng tích hợp thêm các cảm biến để bổ sung chức năng chẩn đoán và xử lý các vấn đề về nhiệt và/hoặc rung động đang ngày càng gia tăng trong công nghệ mã hóa.

Ví dụ, một bộ mã hóa được lắp trên cánh tay robot có thể tích hợp cảm biến đo rung động cục bộ, lực mô-men ở đầu cánh tay, hoặc phát hiện nhiệt độ bất thường. Dữ liệu này giúp bộ điều khiển hệ thống đưa ra quyết định chính xác hơn, như lên lịch bảo trì dự phòng.

Mặc dù chức năng chính của các bộ mã hóa vẫn là cung cấp dữ liệu chính xác, những tính năng mới này đại diện cho các cải tiến giá trị. Dưới đây là giải thích về những chức năng mới này và lợi ích mà chúng mang lại cho các nhà sản xuất.

Chẩn đoán và bảo trì dự đoán

Trong các hệ thống tự động hóa hiệu suất cao, việc giám sát rung động đóng vai trò quan trọng nhằm cải thiện chất lượng, phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn và giảm thiểu tác động của chúng bằng cách lên kế hoạch bảo trì phòng ngừa.

Lấy ví dụ, Heidenhain đã tích hợp một cảm biến gia tốc ba trục vào bộ mã hóa quay ECI 123 Splus. Bộ mã hóa này còn bao gồm một vi điều khiển, thực hiện phân tích dữ liệu rung động, bao gồm phân tích thứ tự ban đầu lên đến 256 thứ tự. Để phân tích sâu hơn, giao diện EnDat 3 của bộ mã hóa truyền dữ liệu nối tiếp đến các thiết bị điện tử hạ nguồn của người dùng.

Vi điều khiển xử lý các tín hiệu gia tốc với sự hỗ trợ của thông tin vị trí từ bộ quét, cho phép chuyển đổi dữ liệu từ miền thời gian sang miền không gian. Mỗi thiết bị của hệ truyền động hoặc máy móc tiếp xúc với trục quay, chẳng hạn như vòng bi hoặc hộp số, bao gồm nhiều thành phần, mỗi thành phần đều có tần số tự dao động và thứ tự riêng có thể được giám sát trong miền không gian. Do đó, với sự hỗ trợ của phân tích thứ tự, có thể xác định được thành phần cụ thể nào của máy đang gặp sự cố.

Cách bộ mã hóa thông minh sử dụng cảm biến tích hợp
Bảo trì phòng ngừa giúp giảm thời gian ngừng hoạt động, giảm thiểu hư hỏng thiết bị và kéo dài tuổi thọ sử dụng.

Với cảm biến này được tích hợp vào bộ mã hóa, dữ liệu rung động có thể được thu thập ở vị trí gần nhất với động cơ. Kết quả là người dùng có thể thu thập thông tin rung động chính xác và có giá trị thực tiễn, dựa trên những gì đang xảy ra tại động cơ, thay vì phải suy luận từ nguồn dữ liệu không tập trung.

Vì dữ liệu chuyển động và rung động từ cùng một thiết bị được đồng bộ hóa trong bộ mã hóa, việc xác định nguồn gốc của rung động trở nên dễ dàng hơn. Ngược lại, khi sử dụng cảm biến bên ngoài trong bộ biến tần, thông tin vị trí chính xác không thể được xác định.

Chẩn đoán tích hợp trong cảm biến cũng giúp cải thiện độ an toàn. Nếu cảm biến gặp sự cố, nó sẽ dừng hoạt động và phát cảnh báo thay vì truyền dữ liệu sai lệch, điều này có thể dẫn đến hậu quả nguy hiểm.

Dữ liệu rung động cũng hỗ trợ các nhà sản xuất động cơ (OEM) cải thiện thiết kế hệ thống của họ. Bằng cách phân tích dữ liệu trong các điều kiện khác nhau, họ có thể xác định các điều kiện và thông số giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

Lợi ích của việc thu thập dữ liệu môi trường

Ngoài việc thu thập dữ liệu vị trí, các bộ mã hóa hiện đại ngày nay có thể tích hợp các cảm biến bổ sung để ghi lại các thông tin khác, chẳng hạn như nhiệt độ hoặc độ ẩm. Khả năng này làm giảm nhu cầu sử dụng nhiều dây cáp cho nguồn điện và dữ liệu, từ đó đơn giản hóa thiết kế và tiết kiệm không gian.

Bên cạnh việc tích hợp các cảm biến nội bộ, các bộ mã hóa của Heidenhain còn có thể truyền thông tin từ các cảm biến bên ngoài, giúp giảm thiểu thêm sự phức tạp trong việc lắp đặt và đi dây. Ví dụ, ECI 123 Splus hỗ trợ kết nối với cảm biến nhiệt độ bên ngoài.

Một lợi ích khác của việc tích hợp cảm biến là khả năng cung cấp dữ liệu đồng bộ qua một kết nối duy nhất. EnDat 3 là một giao diện cho phép truyền tải thông tin từ nhiều cảm biến giữa bộ mã hóa và hệ thống điều khiển. Nó giúp cải thiện tính linh hoạt của kiến trúc máy móc và giảm chi phí hệ thống bằng cách cung cấp dữ liệu nhanh chóng và đáng tin cậy, với các khả năng chẩn đoán toàn diện, bao gồm thu thập và lưu trữ dữ liệu trạng thái hoạt động.

Trong hầu hết các quy trình công nghiệp, nhiệt là một yếu tố cần được xem xét và quản lý. Đối với các bộ mã hóa, việc giải nhiệt hiệu quả rất quan trọng, đặc biệt khi chúng thường được lắp đặt ngay bên cạnh động cơ.

Heidenhain giải quyết thách thức này bằng công nghệ fan-out (FOT). Công nghệ này đánh dấu sự thay đổi trong cách thiết kế tích hợp giữa động cơ và bộ mã hóa.

Thông thường, động cơ được bao bọc trong một hộp hình chữ nhật, và bộ mã hóa được đặt bên trong hộp này với vỏ riêng. Nhiệt sinh ra từ động cơ và bộ mã hóa bị giữ lại trong không gian kín này.

Để khắc phục vấn đề nhiệt, công nghệ FOT được thiết kế để trở thành cả phần mặt lưng của động cơ và bộ mã hóa. Điều này cho phép nhiệt thoát ra ngoài qua mặt lưng, cải thiện hiệu suất động cơ mà không làm tăng yêu cầu nhiệt độ cho bộ mã hóa.

Ví dụ, trong các bộ mã hóa KCI 1318 FOT và KBI 1335 FOT, được thiết kế để sử dụng với các động cơ servo nhỏ gọn, các thành phần điện tử và đường dẫn dẫn điện được gắn trực tiếp lên một giá đỡ kim loại. Điều này cho phép chúng được sử dụng như một nắp vòng bi, giảm không gian cần thiết và số lượng linh kiện. Quan trọng hơn, nó còn cho phép nhiệt thoát trực tiếp ra ngoài thông qua giá đỡ kim loại, tăng cường hiệu quả tản nhiệt.

Bảo Khánh (Theo Automation World)

tudonghoangaynay.vn
tan-hoang-minh
Tin bài khác
Làm thế nào để nâng cao độ tin cậy của hệ thống điều khiển?

Làm thế nào để nâng cao độ tin cậy của hệ thống điều khiển?

Trong các nhà máy hiện đại, độ tin cậy của hệ thống điều khiển có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, chất lượng sản phẩm và thời gian vận hành. Với những quy trình liên tục hoặc theo mẻ có giá trị sản phẩm cao, một sự cố nhỏ ở bộ điều khiển, nguồn điện, cảm biến hay mạng truyền thông cũng có thể dẫn tới gián đoạn sản xuất đáng kể. Vì vậy, nâng cao độ tin cậy cần được xem xét ngay từ khâu thiết kế thay vì chỉ xử lý khi sự cố xảy ra.
Thị trường chứng khoán ngày 23/9: Khối ngoại “xả” hơn 1 nghìn tỷ đồng, VN Index lùi sát mốc 1.800 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 23/9: Khối ngoại “xả” hơn 1 nghìn tỷ đồng, VN Index lùi sát mốc 1.800 điểm

Trong phiên sáng, nhóm ngân hàng còn đưa VN Index tiến sát 1.820 điểm, nhưng đến cuối ngày thị trường bất ngờ quay đầu giảm hơn 15 điểm. VIC gây áp lực lớn khi lấy đi hơn 12 điểm và khối ngoại bán ròng hơn 1 nghìn tỷ đồng đã tạo áp lực lớn đến chỉ số chung.
Ông Bùi Hoàng Phương làm Chủ tịch UBND tỉnh Quảng Trị

Ông Bùi Hoàng Phương làm Chủ tịch UBND tỉnh Quảng Trị

Thứ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ Bùi Hoàng Phương được Bộ Chính trị điều động, chỉ định giữ chức Phó bí thư Tỉnh ủy và được bầu làm Chủ tịch UBND tỉnh Quảng Trị.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/9/2026: Tuổi Tỵ vận trình hanh thông, tuổi Tuất nên thận trọng quyết định

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/9/2026: Tuổi Tỵ vận trình hanh thông, tuổi Tuất nên thận trọng quyết định

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 24/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
VinSpeed và Siemens Mobility ký hợp đồng 1 tỷ Euro phát triển đường sắt cao tốc

VinSpeed và Siemens Mobility ký hợp đồng 1 tỷ Euro phát triển đường sắt cao tốc

Hợp đồng trọn gói trị giá lên tới 1 tỷ Euro giữa VinSpeed và Siemens Mobility bao gồm cung cấp 10 đoàn tàu Velaro Novo cùng hệ thống tín hiệu, điện khí hóa cho hai tuyến Hà Nội - Quảng Ninh và Bến Thành - Cần Giờ.
Chuyển đổi số trong phổ biến kiến thức: Từ số hóa tài liệu đến kiến trúc tri thức

Chuyển đổi số trong phổ biến kiến thức: Từ số hóa tài liệu đến kiến trúc tri thức

Khi trí tuệ nhân tạo (AI) có thể tìm kiếm, tổng hợp và diễn giải thông tin gần như tức thời, hoạt động phổ biến kiến thức khoa học và công nghệ đang đứng trước yêu cầu thay đổi cả về tư duy lẫn phương thức triển khai.
Robot hình người: Bài toán an toàn không thể chỉ dựa vào AI

Robot hình người: Bài toán an toàn không thể chỉ dựa vào AI

Nvidia vừa công bố Halos for Robotics, hệ thống an toàn được hãng giới thiệu dành cho trí tuệ nhân tạo vật lý và robot. Giải pháp đưa các công nghệ an toàn từ lĩnh vực xe tự hành sang robot, kết hợp máy tính, cảm biến, phần mềm và phòng thí nghiệm kiểm thử nhằm hỗ trợ các nhà sản xuất chuẩn bị cho quá trình chứng nhận độc lập. Agility Robotics là doanh nghiệp đầu tiên tích hợp hệ thống này vào robot hình người Digit.
Không lo tốn điện với loạt xe máy điện bình dân tích hợp công nghệ thông minh

Không lo tốn điện với loạt xe máy điện bình dân tích hợp công nghệ thông minh

Phân khúc phương tiện di chuyển vi mô (micro-mobility) tại thị trường Việt Nam đang chứng kiến sự bùng nổ của các dòng xe máy điện phổ thông dưới 20 triệu đồng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/9: Thị trường giằng co, hạn chế mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/9: Thị trường giằng co, hạn chế mua đuổi

Sau phiên phục hồi tích cực, VN-Index tiếp tục duy trì trên các ngưỡng hỗ trợ ngắn hạn, nhưng sự thiếu đồng thuận giữa diễn biến giá và các chỉ báo động lượng cho thấy xu hướng thị trường chưa thực sự rõ ràng. Nhà đầu tư ngắn hạn nên duy trì tỷ trọng vừa phải và hạn chế mua đuổi khi chỉ số tiến vào vùng cản.
Kho thông minh: Từ tối ưu không gian đến tự động hóa toàn bộ quy trình

Kho thông minh: Từ tối ưu không gian đến tự động hóa toàn bộ quy trình

Khi năng suất sản xuất tăng, doanh nghiệp không chỉ đối mặt với bài toán thiếu diện tích lưu trữ mà còn phải xử lý lượng dữ liệu lớn, nhiều thao tác thủ công và nhu cầu nhân lực ngày càng cao. Kho thông minh, với sự kết hợp giữa lưu trữ tự động, phần mềm, robot, AGV/AMR và Vision 3D, đang mở ra hướng tiếp cận mới để doanh nghiệp tối ưu không gian, nâng năng suất và kiểm soát hàng hóa.