acecook

Công nghệ cảm biến cảm ứng nâng cao tự động hóa công nghiệp

Tự động hóa công nghiệp
04/11/2024 06:06
Công nghệ cảm biến quang học hoặc từ tính thường gặp khó khăn khi kết hợp giữa độ chính xác cao và khả năng chống nhiễm bẩn. Tuy nhiên, công nghệ cảm biến cảm ứng có thể mang lại khả năng xác định vị trí đáng tin cậy và bền vững cho nhiều ứng dụng công nghiệp.
aa
Công nghệ cảm biến cảm ứng nâng cao tự động hóa công nghiệp

Trong bất kỳ ứng dụng nào sử dụng động cơ cho tự động hóa, việc đảm bảo điều khiển chính xác động cơ là điều cần thiết. Để thực hiện được điều này, cần biết vị trí và tốc độ của rô-to trong động cơ, thường được gắn vào trục và chuyển động liên quan đến stato cố định. Ba loại bộ mã hóa quay phổ biến nhất cho công việc này là: quang học, từ tính và cảm ứng, mỗi loại có ưu điểm và nhược điểm riêng.

Bộ mã hóa quang học có độ chính xác tốt và không bị ảnh hưởng bởi các từ trường trong môi trường công nghiệp. Tuy nhiên, chúng khá đắt và dễ bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn trên đĩa quay, nguồn sáng, đầu dò ánh sáng hoặc các lỗi về vòng bi.

Bộ mã hóa từ tính thường được sử dụng trong các ứng dụng có số lượng lớn nhưng không yêu cầu độ chính xác cao. Mặc dù không bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn, chúng có thể bị tác động tiêu cực bởi các từ trường.

Bộ mã hóa cảm ứng khắc phục những nhược điểm trên vì chúng đạt độ chính xác vị trí cao hơn so với bộ mã hóa từ tính và có giá thành rẻ hơn so với bộ mã hóa quang học. Đặc biệt, chúng rất thích hợp cho các môi trường khắc nghiệt do có thể chịu được nhiễm bẩn, rung động và các từ trường bên ngoài. Ngoài ra, chúng không nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ và có số lượng linh kiện thấp, giúp giảm kích thước, chi phí và độ phức tạp. Về mặt môi trường, bộ mã hóa cảm ứng không cần sử dụng các vật liệu đất hiếm có trong một số nam châm.

Ví dụ về cảm biến

Để minh họa ưu điểm của công nghệ bộ mã hóa cảm ứng, hãy xem xét một ví dụ về cảm biến cảm ứng: cảm biến vị trí NCS32100 của onsemi. Cảm biến này bao gồm một bộ điều khiển và giao diện cảm biến cho việc cảm nhận góc với độ phân giải cao, độ chính xác cao khi kết hợp với một cảm biến PCB (bo mạch in) không tiếp xúc. Nó có khả năng cấu hình linh hoạt, cho phép kết nối với nhiều mẫu cảm biến cảm ứng và cung cấp nhiều định dạng đầu ra kỹ thuật số.

Công nghệ cảm biến cảm ứng nâng cao tự động hóa công nghiệp
Hình 1: Cấu tạo đầy đủ của bộ mã hóa quay

Hình 1 cho thấy sơ đồ cắt ngang của một hệ thống bộ mã hóa quay hoàn chỉnh, bao gồm rô-to và stato, cả hai đều là PCB, với rô-to được gắn vào trục trung tâm. Hình ảnh này cũng cho thấy cảm biến NCS32100, được gắn trên PCB stato cố định, cùng với các đầu nối cho nguồn và dữ liệu. Hai PCB song song với nhau, tách ra bởi một khoảng không khí từ 0,1mm đến 1mm.

NCS32100 là bộ mã hóa tuyệt đối, nghĩa là nó có thể xác định vị trí mà không cần đĩa quay, rất hữu ích để xác định vị trí khi khởi động hoặc nếu hệ thống bị thay đổi trong quá trình ngừng hoạt động. Nó cung cấp độ chính xác vị trí tốt hơn ±50 arcsec, hoặc 0,0138 độ quay cơ học - mức độ chính xác mà trước đây chỉ có thể đạt được với bộ mã hóa quang học. Độ chính xác này có thể đạt được ở tốc độ quay lên đến 6.000 vòng/phút (RPM), và NCS32100 có thể hoạt động ở tốc độ lên đến 45.000 RPM, mặc dù với độ chính xác giảm nhẹ.

Để tích hợp NCS32100 dễ dàng hơn, onsemi đã phát triển các công cụ hỗ trợ cùng với một công cụ thiết kế PCB trực tuyến. Công cụ này bao gồm một thiết kế tham khảo cho NCS32100, được hiển thị trong Hình 2, nơi các mục bên trái của đường nét đứt màu xanh dương nằm trên bảng PCB stato.

Công nghệ cảm biến cảm ứng nâng cao tự động hóa công nghiệp
Hình 2: Sơ đồ khối thiết kế tham khảo NCS32100 (đơn giản hóa)

Trong một hệ thống xác định vị trí, hai bộ dây dẫn hoặc cuộn dây (mịn và thô) được in trên cả hai bề mặt đĩa (stato và rô-to). Một đường dẫn thứ ba gọi là cuộn dây kích thích được in trên PCB stato (xem Hình 3).

Công nghệ cảm biến cảm ứng nâng cao tự động hóa công nghiệp
Hình 3: Định vị cảm ứng kép NCS32100

NCS32100 truyền một sóng hình sin 4 MHz vào cuộn dây kích thích, tạo ra một trường điện từ xung quanh nó. Do định luật cảm ứng của Faraday, các cuộn dây mịn và thô của rô-to giao nhau với trường điện từ, truyền năng lượng vào các cuộn dây của rô-to dưới dạng dòng điện xoáy. Những dòng điện xoáy này tạo ra điện áp lên đến 100mV trên các cuộn dây của stato kết nối với tám đầu vào của NCS32100.

NCS32100 đo vị trí rô-to bằng cách giải mã 8 đầu vào, sau đó chuyển đổi sang dạng kỹ thuật số và xử lý. Thông tin này được đưa vào một bộ vi điều khiển Arm Cortex M0+ (MCU) để cung cấp khả năng cấu hình cao. MCU cung cấp dữ liệu vị trí và tốc độ tuyệt đối, được gửi qua giao diện RS-485 từ bảng tham chiếu.

Việc tự hiệu chuẩn của cảm biến có thể hoàn thành trong chưa đầy hai giây qua một lệnh duy nhất nếu rô-to quay từ 100 đến 1.000 RPM. Các hệ số kết quả được lưu trữ trong bộ nhớ nhúng. Mặc dù có hiệu suất cao, thiết kế cảm ứng kép này lại đơn giản để tích hợp.

Minh Thành (Theo Automation World)

tudonghoangaynay.vn
mca
Tin bài khác
[E-Magazine] Công nghệ cứu hỏa tự động: Tấm khiên thép cho con người

[E-Magazine] Công nghệ cứu hỏa tự động: Tấm khiên thép cho con người

Giữa nhịp phát triển của đô thị nén, nhà máy thông minh và hạ tầng năng lượng quy mô lớn, tự động hóa trong phòng cháy chữa cháy (PCCC) đang trở thành “hàng rào sinh mệnh” mới. Từ robot, drone đến các nền tảng AI dự báo nguy cơ, thế giới đang bước vào kỷ nguyên mà công nghệ tự chủ đối đầu trực diện với lửa và Việt Nam cũng đang âm thầm chuyển mình theo nhịp ấy.
Oppo tung phiên bản Reno14 F Star Wars giới hạn với thiết kế Dark Side độc bản

Oppo tung phiên bản Reno14 F Star Wars giới hạn với thiết kế Dark Side độc bản

Dành cho những người mê vũ trụ Star Wars, Oppo tung ra Reno14 F phiên bản giới hạn với thiết kế Dark Side ấn tượng và bộ phụ kiện độc đáo lấy cảm hứng từ Darth Vader.
Robot Memo - Người giúp việc thông minh thế hệ mới

Robot Memo - Người giúp việc thông minh thế hệ mới

Quên đi những robot chỉ biết trình diễn nhảy múa, Sunday - một startup AI do các tiến sĩ Stanford sáng lập vừa trình làng "Memo". Đây là robot gia đình được huấn luyện từ hàng triệu tình huống thực tế, sẵn sàng giải phóng con người khỏi những công việc nhàm chán như rửa bát, giặt giũ hay dọn dẹp.
Branded Living Summit 2025: Ba đòn bẩy vàng cho bất động sản cao cấp Việt Nam trong chu kỳ “thăng hoa” mới

Branded Living Summit 2025: Ba đòn bẩy vàng cho bất động sản cao cấp Việt Nam trong chu kỳ “thăng hoa” mới

Branded Living Summit 2025 phác họa bức tranh mới của bất động sản cao cấp Việt Nam, nơi ba động lực vĩ mô và nhu cầu sống xứng tầm mở ra giai đoạn phát triển bùng nổ, đưa Việt Nam trở thành điểm sáng mới của bất động sản cao cấp châu Á trong kỷ nguyên mới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/11/2025: Tuổi Sửu đón nhận tin buồn, tuổi Thìn tài lộc có điểm sáng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/11/2025: Tuổi Sửu đón nhận tin buồn, tuổi Thìn tài lộc có điểm sáng

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 23/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Doanh nghiệp Việt hơn 18 năm vượt sóng gió cạnh tranh ngành năng lượng mặt trời

Doanh nghiệp Việt hơn 18 năm vượt sóng gió cạnh tranh ngành năng lượng mặt trời

“Chúng tôi chưa bán gì đã lỗ 80 nghìn đồng mỗi tấm pin chỉ vì thuế,” ông Nguyễn Cường - chia sẻ tại Triển lãm NetZero Taiwan 2025. Câu chuyện của ông là lát cắt chân thực về hành trình hơn 18 năm một doanh nghiệp Việt kiên trì giữ lửa giữa thị trường năng lượng mặt trời đầy biến động.
Vận dụng trí tuệ nhân tạo thế nào để không đơn thuần là dự án công nghệ?

Vận dụng trí tuệ nhân tạo thế nào để không đơn thuần là dự án công nghệ?

Trong công tác kế toán, nhiều nghiệp vụ lặp lại như nhập chứng từ được tự động hóa, giúp tăng hiệu quả tới 80% hay trong công tác bán hàng, quy trình từ tư vấn, chốt đơn đến chuyển thông tin cho vận chuyển có thể vận hành tự động 24/7, AI xử lý đến 80% khối lượng công việc.
Cùng diễn giả Nguyễn Trọng Nguyên giải mã kỹ năng sản xuất chiến dịch truyền thông ngắn hạn tại Master Class 3

Cùng diễn giả Nguyễn Trọng Nguyên giải mã kỹ năng sản xuất chiến dịch truyền thông ngắn hạn tại Master Class 3

HyperCreative 2025 là cuộc thi sáng tạo nội dung trên nền tảng TikTok được thực hiện bởi Câu lạc bộ Kỹ năng Truyền thông C.S.C, trực thuộc Khoa Quan hệ công chúng và Quảng cáo, Học viện Báo chí và Tuyên truyền. Vừa qua, Master Class 3 - Chuỗi sự kiện đồng hành của cuộc thi đã diễn ra thành công với sự góp mặt của diễn giả Nguyễn Trọng Nguyên.
Robot hình người Unitree G1 lần đầu xuất hiện tại Việt Nam "biết chào hỏi", hút mọi ánh nhìn

Robot hình người Unitree G1 lần đầu xuất hiện tại Việt Nam "biết chào hỏi", hút mọi ánh nhìn

Tại GEIMS Việt Nam 2025, màn trình diễn của robot hình người Unitree G1 trở thành tâm điểm khi robot có thể chào hỏi, tương tác và thực hiện các động tác vận động linh hoạt, mang đến trải nghiệm sống động về tương lai của Embodied AI và sản xuất thông minh.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: TPBank được vinh danh Ngân hàng Vững mạnh hàng đầu Việt Nam 2025

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: TPBank được vinh danh Ngân hàng Vững mạnh hàng đầu Việt Nam 2025

Tuần qua, nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh, chiến lược nhân sự như: Techcombank điều chỉnh tăng mạnh lãi suất tiền gửi; TPBank được vinh danh Ngân hàng Vững mạnh hàng đầu Việt Nam 2025...