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
dai-hoi-dang
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/1/2026: Tuổi Ngọ khó khăn, tuổi Mão đón nhận tin vui

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/1/2026: Tuổi Ngọ khó khăn, tuổi Mão đón nhận tin vui

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 24/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 23/1: Nhà đầu tư chốt lời, VN-Index mất gần 12 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 23/1: Nhà đầu tư chốt lời, VN-Index mất gần 12 điểm

Áp lực chốt lời tại nhóm bất động sản, hóa chất, bảo hiểm, dịch vụ… cùng diễn biến tiêu cực của một số cổ phiếu vốn hóa lớn đã khiến VN-Index có phiên giảm thứ tư liên tiếp trong ngày 23/1.
Sự kiện thể hiện tầm nhìn chiến lược lịch sử của Việt Nam

Sự kiện thể hiện tầm nhìn chiến lược lịch sử của Việt Nam

Giáo sư G.Devarajan nhận định Đại hội XIV của Đảng đã thể hiện “một tầm nhìn chiến lược rõ ràng, thực tiễn và mang tính lịch sử” trong việc xác lập mô hình phát triển mới.
Bế mạc Đại hội Đảng, mở ra một kỷ nguyên mới của chính trị, kinh tế, ngoại giao quốc tế vững mạnh

Bế mạc Đại hội Đảng, mở ra một kỷ nguyên mới của chính trị, kinh tế, ngoại giao quốc tế vững mạnh

Chiều 23/1, Đại hội Đảng lần thứ XIV bế mạc, khép lại những ngày làm việc sáng suốt, liêm minh, chính trực của Bộ Chính trị, cùng các Đảng viên là lãnh đạo Đảng, lãnh đạo các cấp, các đại biểu đến từ 34 tỉnh thành Việt Nam. Đại hội Đảng lần thứ XIV là sự kiện lịch sử, là mốc son của dân tộc. Phiên bế mạc khép lại để mở ra một hành trình mới của chính trị, kinh tế, ngoại giao, bền vững của Việt Nam.
Đồng chí Tô Lâm tái đắc cử Tổng Bí thư khóa XIV

Đồng chí Tô Lâm tái đắc cử Tổng Bí thư khóa XIV

Tại Hội nghị thứ nhất Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XIV, sáng 23/1, đồng chí Tô Lâm được bầu vào Bộ Chính trị và được bầu giữ chức Tổng Bí thư khóa XIV.
Ra mắt 19 ủy viên Bộ Chính trị khóa XIV

Ra mắt 19 ủy viên Bộ Chính trị khóa XIV

Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XIV vừa tiến hành Hội nghị lần thứ nhất để bầu bầu Bộ Chính trị khóa XIV. Theo kết quả công bố, Bộ Chính trị khóa mới gồm 19 ủy viên. Đến chiều 23/1, các ủy viên Bộ Chính trị ra mắt Đại hội, đồng chí Tổng Bí thư Tô Lâm nhấn mạnh: Ban Chấp hành Trung ương khóa mới sẽ 'nói đi đôi với làm, làm đến cùng'.
Đại hội XIV của Đảng tiếp tục nhận được nhiều thư, điện mừng từ các chính đảng, tổ chức quốc tế

Đại hội XIV của Đảng tiếp tục nhận được nhiều thư, điện mừng từ các chính đảng, tổ chức quốc tế

Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng Cộng sản Việt Nam nhận được những tình cảm nồng ấm và sự cổ vũ to lớn từ các chính đảng, đối tác, người Việt Nam ở nước ngoài và bạn bè quốc tế.
Thông cáo báo chí về ngày làm việc thứ tư Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Thông cáo báo chí về ngày làm việc thứ tư Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Ngày 22/1/2026, Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng tiếp tục làm việc cả ngày để thảo luận và thực hiện các nội dung về công tác nhân sự Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XIV. Đồng chí Tổng Bí thư Tô Lâm, Chủ tịch Đoàn Chủ tịch thay mặt Đoàn Chủ tịch điều hành phiên họp.
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/1: VN-Index nhiều khả năng tiếp tục điều chỉnh giằng co

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/1: VN-Index nhiều khả năng tiếp tục điều chỉnh giằng co

VN-Index được dự báo có thể tiếp tục duy trì nhịp điều chỉnh giằng co trong phiên 23/1 khi dòng tiền vẫn thận trọng và xu hướng ngắn hạn chưa thực sự rõ ràng. Áp lực chốt lời tại nhóm vốn hóa lớn có thể khiến chỉ số dao động quanh vùng kháng cự, trong khi dòng tiền nhiều khả năng tiếp tục luân chuyển sang nhóm midcap và smallcap.
Việt Nam định hướng phát triển đất nước trong kỷ nguyên mới

Việt Nam định hướng phát triển đất nước trong kỷ nguyên mới

Truyền thông quốc tế tiếp tục quan tâm và đưa tin đậm về Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng Cộng sản Việt Nam, nhận định đây là sự kiện chính trị có ý nghĩa quan trọng của Việt Nam, định hình đường hướng phát triển của đất nước trong giai đoạn mới.
song-gia-tri