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
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/4: Thời điểm mở thêm vị thế mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/4: Thời điểm mở thêm vị thế mua mới

VN-Index đảo chiều tăng mạnh sau phiên rung lắc, với thanh khoản bùng nổ và xuất hiện tín hiệu kỹ thuật tích cực. Dù độ rộng thị trường chưa cải thiện, triển vọng hồi phục đang được củng cố, mở ra cơ hội gia tăng tỷ trọng cổ phiếu.
Đào tạo tự động hóa qua thực hành: Chìa khóa chuẩn bị nguồn nhân lực kỹ thuật tương lai

Đào tạo tự động hóa qua thực hành: Chìa khóa chuẩn bị nguồn nhân lực kỹ thuật tương lai

Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại chuyển mình mạnh mẽ dưới tác động của tự động hóa và chuyển đổi số, các trường đại học kỹ thuật đang đối mặt với một yêu cầu cấp thiết: đào tạo ra những sinh viên không chỉ nắm vững lý thuyết mà còn có khả năng ứng dụng thực tiễn. Một ví dụ tiêu biểu là Đại học Kettering (Mỹ), nơi đang tiên phong trong việc đưa các hệ thống tự động hóa tiên tiến vào môi trường học tập thực hành, giúp sinh viên tiếp cận gần hơn với thực tế sản xuất.
Đại Hồng Phát - Khớp nối và truyền động tạo giá trị cốt lõi và bền vững cho doanh nghiệp

Đại Hồng Phát - Khớp nối và truyền động tạo giá trị cốt lõi và bền vững cho doanh nghiệp

Với mục tiêu mở rộng thị trường, hệ thống phân phối sản phẩm và giới thiệu giải pháp truyền động trục chính hãng châu Âu, tối ưu tổng chi phí sở hữu (TCO) cho doanh nghiệp phía Bắc, mở rộng đối tác giao thương trong và ngoài nước; Công ty Đại Hồng Phát đã tham gia triển lãm Công Nghiệp và Sản xuất Việt Nam (VIMF Hải Phòng 2026) - một trong những sự kiện quy mô lớn, quy tụ khoảng hơn 300 gian hàng đến từ 15 quốc gia và vùng lãnh thổ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/4/2026: Tuổi Sửu hung cát đan xen, tuổi Tý nhiều may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/4/2026: Tuổi Sửu hung cát đan xen, tuổi Tý nhiều may mắn

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 23/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 22/04: Thị trường hồi phục nhờ lực kéo từ họ Vin

Thị trường chứng khoán ngày 22/04: Thị trường hồi phục nhờ lực kéo từ họ Vin

Trái ngược với nhịp điều chỉnh của phiên trước, thị trường hôm nay ghi nhận diễn biến hồi phục về cuối phiên khi lực cầu tập trung mạnh vào nhóm cổ phiếu họ Vin, đặc biệt là VIC. Dù VN Index tăng hơn 23 điểm và đóng cửa ở mức cao nhất phiên, bức tranh chung vẫn cho thấy trạng thái phân hóa mạnh, thanh khoản thấp và tâm lý giao dịch thận trọng trước kỳ nghỉ lễ.
Ông Đinh Quang Tuấn làm Tổng Biên tập Tạp chí điện tử Sở hữu Trí tuệ và Sáng tạo

Ông Đinh Quang Tuấn làm Tổng Biên tập Tạp chí điện tử Sở hữu Trí tuệ và Sáng tạo

Ngày 22/4, tại TP.HCM, Tạp chí điện tử Sở hữu Trí tuệ và Sáng tạo đã tổ chức lễ công bố và trao quyết định bổ nhiệm Tổng Biên tập đối với nhà báo Đinh Quang Tuấn.
Tuyển dụng kỹ sư tự động hoá

Tuyển dụng kỹ sư tự động hoá

Công ty Cổ phần Chế biến Thực phẩm Hoàng Sơn tuyển dụng kỹ sư tự động hoá
Nhận định phiên giao dịch ngày 22/4: Thận trọng hơn khi mở mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 22/4: Thận trọng hơn khi mở mua mới

VN-Index điều chỉnh nhẹ trong bối cảnh áp lực chốt lời gia tăng và độ rộng thị trường suy yếu. Khi chỉ số rung lắc tại vùng kháng cự cao, nhà đầu tư được khuyến nghị thận trọng hơn với các quyết định giải ngân mới.
Điều chỉnh mục tiêu sản xuất: Từ dữ liệu đến lợi nhuận bền vững

Điều chỉnh mục tiêu sản xuất: Từ dữ liệu đến lợi nhuận bền vững

Trong bối cảnh sản xuất công nghiệp hiện đại, việc cải thiện khả năng kiểm soát quy trình không còn là đích đến cuối cùng. Một nghịch lý phổ biến tại các nhà máy sản xuất liên tục, đặc biệt trong ngành giấy là dù độ ổn định vận hành được nâng cao, báo cáo chi phí vẫn không ghi nhận cải thiện đáng kể. Điều này đặt ra yêu cầu về một cách tiếp cận mới: chuyển từ “kiểm soát tốt hơn” sang “tối ưu hóa giá trị kinh tế”.
Vĩnh Long gìn giữ, phát huy giá trị văn hóa dân tộc

Vĩnh Long gìn giữ, phát huy giá trị văn hóa dân tộc

Từ lâu, tỉnh Vĩnh Long có bề dày truyền thống lịch sử, văn hóa, cách mạng, giàu tinh thần yêu nước, nhân nghĩa, hiếu học, cần cù và sáng tạo. Đây là nơi hội tụ, giao thoa văn hóa của đồng bào dân tộc Kinh, Khmer, Hoa, Chăm,... tạo nên bức tranh đa sắc về phong tục, tôn giáo, lối sống đặc trưng của vùng sông nước Nam Bộ.
vn-web
song-gia-tri