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
ar
Tin bài khác
“Vườn ánh sáng” thắp bừng Văn Miếu: Kích hoạt không gian sáng tạo giữa lòng di sản

“Vườn ánh sáng” thắp bừng Văn Miếu: Kích hoạt không gian sáng tạo giữa lòng di sản

Lần đầu tiên, khu vực Vườn Giám thuộc Văn Miếu - Quốc Tử Giám khoác lên mình diện mạo lung linh với hàng trăm đèn lồng rực rỡ, mở ra không gian trải nghiệm văn hóa - nghệ thuật mới mẻ, kết nối di sản với sáng tạo đương đại.
Biến tần cầu H tăng áp bán chuyển mạch một pha với khả năng giảm tổn thất điện năng

Biến tần cầu H tăng áp bán chuyển mạch một pha với khả năng giảm tổn thất điện năng

Bài báo này đề xuất một cấu trúc biến tần cầu H tăng áp bán chuyển mạch một pha (qSB-HBI) mới kết hợp với chiến lược điều chế độ rộng xung lai (HPWM) để nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng và giảm thiểu yêu cầu về các linh kiện thụ động.
Thị trường chứng khoán ngày 20/04: VN Index tăng gần 20 điểm, họ Vin tiếp tục giữ nhịp thị trường

Thị trường chứng khoán ngày 20/04: VN Index tăng gần 20 điểm, họ Vin tiếp tục giữ nhịp thị trường

Thị trường mở đầu trong trạng thái kém tích cực khi VN Index có lúc lùi sát mốc 1.800 điểm dưới áp lực bán gia tăng. Tuy nhiên, diễn biến tích cực dần trở lại trong phiên chiều, với lực kéo nổi bật từ VHM và VIC, giúp chỉ số đảo chiều tăng gần 20 điểm dù thanh khoản tiếp tục ở mức thấp.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/4/2026: Tuổi Mùi hạn chế mâu thuẫn, tuổi Thìn bước tiến vững chắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/4/2026: Tuổi Mùi hạn chế mâu thuẫn, tuổi Thìn bước tiến vững chắc

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 21/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Robot hình người đạt thành tích nhanh hơn kỷ lục thế giới cuộc thi chạy marathon

Robot hình người đạt thành tích nhanh hơn kỷ lục thế giới cuộc thi chạy marathon

Bước tiến nhanh của công nghệ chỉ sau một năm, hàng chục robot hình người do Trung Quốc sản xuất đã tham gia cuộc chạy đua bán marathon (21 km) lần đầu đạt thành tích nhanh hơn kỷ lục thế giới bán marathon của vận động viên con người được tổ chức tại Bắc Kinh, Trung Quốc ngày 19/4.
VNMF vinh danh 189 học sinh xuất sắc nhất mùa 1

VNMF vinh danh 189 học sinh xuất sắc nhất mùa 1

Ngày 19/4, Lễ Vinh danh và trao giải Sân chơi Toán học Việt Nam - Vietnam Mathematical Festival (VNMF) năm học 2025 - 2026 được tổ chức thành công bởi Viện Nghiên cứu cao cấp về Toán và Trạng Nguyên Education.
[E-Magazine] Công nghệ không thể mua trọn gói - Bài học của Việt Nam

[E-Magazine] Công nghệ không thể mua trọn gói - Bài học của Việt Nam

Bốn mươi năm sau công cuộc Đổi mới, câu chuyện công nghệ của Việt Nam không chỉ là lịch sử nhập khẩu máy móc hay thu hút đầu tư nước ngoài. Đó là hành trình học hỏi đầy thận trọng, từ tiếp cận tri thức toàn cầu, đào luyện nhân lực kỹ thuật, đến chọn lọc dòng vốn công nghệ và từng bước xây dựng năng lực sáng tạo nội sinh. Những kinh nghiệm ấy, nhìn kỹ, cho thấy một logic phát triển đáng suy ngẫm.
Đưa giáo dục về “thực chất” là yêu cầu cấp bách

Đưa giáo dục về “thực chất” là yêu cầu cấp bách

Trong bối cảnh đất nước bước vào giai đoạn phát triển mới với yêu cầu ngày càng cao về chất lượng nguồn nhân lực, giáo dục và đào tạo tiếp tục được xác định là một trong những trụ cột then chốt. Xung quanh những vấn đề lớn của ngành giáo dục hiện nay, cũng như các định hướng, giải pháp trọng tâm trong thời gian tới, Báo Điện tử Chính phủ đã có cuộc trao đổi với Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo Hoàng Minh Sơn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/4/2026: Tuổi Tỵ vướng phải mâu thuẫn, tuổi Mùi nhiều cơ hội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/4/2026: Tuổi Tỵ vướng phải mâu thuẫn, tuổi Mùi nhiều cơ hội

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 20/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Bộ điều khiển LQG mờ với bộ quan sát khuếch đại cao để điều khiển bền vững hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy

Bộ điều khiển LQG mờ với bộ quan sát khuếch đại cao để điều khiển bền vững hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy

Bài báo nghiên cứu bài toán ổn định hóa hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy, một hệ phi tuyến mạnh và không ổn định điển hình.
song-gia-tri