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
vcca2026
Tin bài khác
Đại học Bách khoa Hà Nội ký hợp tác chiến lược với các đại học Nga

Đại học Bách khoa Hà Nội ký hợp tác chiến lược với các đại học Nga

Đại học Bách khoa Hà Nội đã ký kết văn bản hợp tác quan trọng với các trường đại học uy tín của Liên bang Nga trong khuôn khổ Hội nghị Hiệu trưởng các trường đại học Việt Nam - Liên bang Nga lần thứ ba.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/5/2026: Tuổi Sửu tiểu nhân nhòm ngó, tuổi Dậu gặt hái thành công

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/5/2026: Tuổi Sửu tiểu nhân nhòm ngó, tuổi Dậu gặt hái thành công

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 24/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Đề xuất tiêu chí thí điểm mô hình đô thị di sản văn hóa

Đề xuất tiêu chí thí điểm mô hình đô thị di sản văn hóa

Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch đang lấy ý kiến đối với dự thảo Nghị định quy định chi tiết một số điều và hướng dẫn thi hành Nghị quyết số 28/2026/QH16 của Quốc hội về phát triển văn hóa Việt Nam. Trong đó, Bộ đề xuất tiêu chí thí điểm mô hình đô thị di sản văn hóa.
Vì sao khả năng phục hồi mạng trở thành yêu cầu sống còn của ngành công nghiệp hiện đại?

Vì sao khả năng phục hồi mạng trở thành yêu cầu sống còn của ngành công nghiệp hiện đại?

Các doanh nghiệp công nghiệp trên thế giới đang đối mặt với một nghịch lý nguy hiểm: hệ thống có thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu tuân thủ an ninh mạng nhưng vẫn dễ dàng bị tấn công và tê liệt vận hành. Những sự cố gần đây tại Maroc cho thấy khoảng cách ngày càng lớn giữa “tuân thủ quy định” và “khả năng phục hồi thực sự” của hạ tầng công nghiệp số.
Để di sản về Bác luôn

Để di sản về Bác luôn 'sống' trong lòng công chúng

Mỗi không gian tại Khu Di tích Chủ tịch Hồ Chí Minh tại Phủ Chủ tịch là một câu chuyện có chiều sâu, để từ đó công chúng có thể cảm nhận được tư tưởng, đạo đức và phong cách Hồ Chí Minh một cách tự nhiên và chân thực nhất.
Mô-đun IGBT 1,2kV thế hệ mới, giảm tổn thất biến tần tới 19%

Mô-đun IGBT 1,2kV thế hệ mới, giảm tổn thất biến tần tới 19%

Mitsubishi Electric vừa giới thiệu thế hệ mô-đun IGBT 1,2kV mới nhằm nâng cao hiệu suất cho các hệ thống biến tần công nghiệp. Theo hãng, dòng sản phẩm thế hệ thứ tám này có thể giúp giảm tới 19% tổn thất điện năng, qua đó tối ưu hiệu quả vận hành cho robot công nghiệp, máy công cụ và các hệ truyền động động cơ công suất lớn.
Ứng dụng trí tuệ nhân tạo để đổi mới toàn diện ngành giáo dục

Ứng dụng trí tuệ nhân tạo để đổi mới toàn diện ngành giáo dục

Thứ trưởng Lê Quân, Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bộ GDĐT) vừa có buổi làm việc với Tập đoàn iFLYTEK và Viện Phát triển chuyển đổi xanh, chuyển đổi số Việt Nam (IGD) về các giải pháp ứng dụng trí tuệ nhân tạo, nhằm thúc đẩy phát triển toàn diện ngành giáo dục số.
Công nghệ cao, AI và kinh tế tuần hoàn mở hướng phát triển mới cho nông nghiệp Việt Nam

Công nghệ cao, AI và kinh tế tuần hoàn mở hướng phát triển mới cho nông nghiệp Việt Nam

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, yêu cầu giảm phát thải carbon và áp lực nâng cao chất lượng nông sản ngày càng gia tăng, nông nghiệp công nghệ cao đang trở thành xu hướng phát triển tất yếu của nhiều quốc gia. Tại Việt Nam, quá trình chuyển đổi từ mô hình sản xuất truyền thống sang nông nghiệp sinh thái, tuần hoàn và số hóa đang diễn ra mạnh mẽ, đặc biệt thông qua sự hợp tác giữa các viện nghiên cứu, doanh nghiệp công nghệ và đối tác quốc tế.
90% nhà sản xuất coi chuyển đổi số là ưu tiên bắt buộc

90% nhà sản xuất coi chuyển đổi số là ưu tiên bắt buộc

Rockwell Automation vừa công bố báo cáo thường niên lần thứ 11 về tình trạng sản xuất thông minh, cho thấy các nhà sản xuất toàn cầu hiện không còn tranh luận về việc có nên áp dụng công nghệ số hay không, mà chuyển sang tập trung vào cách triển khai, mở rộng quy mô và tạo ra giá trị thực tế từ các công nghệ này.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/5/2026: Tuổi Dậu rất phát triển, tuổi Hợi cẩn thận đồng nghiệp

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/5/2026: Tuổi Dậu rất phát triển, tuổi Hợi cẩn thận đồng nghiệp

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 23/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
vn-web
song-gia-tri