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
Agile One: Giải pháp robot hình người cho nhà máy

Agile One: Giải pháp robot hình người cho nhà máy

Robot hình người công nghiệp Agile One do Agile Robots phát triển được thiết kế cho môi trường sản xuất, hỗ trợ thực hiện các tác vụ phức tạp, lặp lại và độ chính xác cao, đồng thời làm việc an toàn cùng con người trong nhà máy.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/1/2026: Tuổi Hợi khá thuận lợi, tuổi Thìn gặp biến động

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/1/2026: Tuổi Hợi khá thuận lợi, tuổi Thìn gặp biến động

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 25/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Bộ GDĐT ban hành Thông tư mới quy định thẩm quyền tuyển dụng nhà giáo

Bộ GDĐT ban hành Thông tư mới quy định thẩm quyền tuyển dụng nhà giáo

Bộ GDĐT vừa ban hành Thông tư số 01/2026/TT-BGDĐT quy định thẩm quyền tuyển dụng nhà giáo (Thông tư số 01). Thông tư số 01 quy định thẩm quyền tuyển dụng nhà giáo trong cơ sở giáo dục công lập thuộc hệ thống giáo dục quốc dân; sử dụng làm căn cứ để cơ quan quản lý và cơ sở giáo dục thực hiện thẩm quyền tuyển dụng hiệu quả theo Luật Nhà giáo.
“Nhà sử học dữ liệu”: Nghề mới định hình lợi thế cạnh tranh 4.0

“Nhà sử học dữ liệu”: Nghề mới định hình lợi thế cạnh tranh 4.0

Trong các nhà máy hiện đại, dữ liệu được tạo ra liên tục với tần suất dày đặc mỗi 0,5 giây, 1 giây hoặc vài giây một lần. Theo các chuyên gia của Hiệp hội Tự động hóa Quốc tế (ISA), lượng dữ liệu khổng lồ này đang biến nhiều hệ thống lưu trữ lịch sử (data historian) trở thành những “bãi rác kỹ thuật số”: giàu dữ liệu nhưng nghèo thông tin. Vấn đề không nằm ở việc thiếu dữ liệu, mà ở cách khai thác và biến dữ liệu thành giá trị thực sự cho sản xuất.
Đến năm 2027, triển khai Tòa án điện tử trong toàn hệ thống

Đến năm 2027, triển khai Tòa án điện tử trong toàn hệ thống

Kế hoạch triển khai thực hiện chuyển đổi số trong ngành Tòa án nhân dân (TAND) xác định mục tiêu xuyên suốt, đến năm 2027 triển khai Tòa án điện tử trong toàn hệ thống.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/1/2026: Tuổi Tý tình cảm thiếu hài hòa, tuổi Mùi hôm nay thuận lợi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/1/2026: Tuổi Tý tình cảm thiếu hài hòa, tuổi Mùi hôm nay thuận lợi

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 26/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
“Võ Văn Kiệt - Trí tuệ và sáng tạo”: Chân dung nhà lãnh đạo dám nghĩ, dám làm từ thực tiễn đất nước

“Võ Văn Kiệt - Trí tuệ và sáng tạo”: Chân dung nhà lãnh đạo dám nghĩ, dám làm từ thực tiễn đất nước

Vừa được Nhà Xuất bản Chính trị quốc gia Sự thật tái bản năm 2026, cuốn sách “Võ Văn Kiệt - Trí tuệ và sáng tạo” của nhà văn Hoàng Lại Giang là một công trình đặc biệt, khắc họa sinh động cuộc đời, sự nghiệp và tư tưởng của Thủ tướng Võ Văn Kiệt - một trong những nhà lãnh đạo tiêu biểu của Đảng và Nhà nước ta trong thời kỳ đổi mới.
Hàng nghìn thí sinh tham gia Kỳ thi đánh giá tư duy “tranh suất” vào các trường uy tín

Hàng nghìn thí sinh tham gia Kỳ thi đánh giá tư duy “tranh suất” vào các trường uy tín

Tại 28 điểm thi khu vực Hà Nội và 10 tỉnh, thành phố, trong sáng 24/1, có gần 17.000 thí sinh tham gia Kỳ thi Đánh giá tư duy (TSA) đầu tiên của Đại học Bách khoa Hà Nội trong mùa tuyển sinh 2026.
Kiến tạo không gian phát triển mới thúc đẩy kinh tế số

Kiến tạo không gian phát triển mới thúc đẩy kinh tế số

Đại học Bách khoa Hà Nội vừa tổ chức thành công Hội thảo khoa học và Lễ ra mắt Báo cáo thường niên Công nghệ và Kinh tế số Việt Nam - Vietnam Digital Economy Review 2025 với chủ đề “Không gian phát triển mới thúc đẩy kinh tế số”.
Ra mắt “Khuôn viên chuỗi cung ứng điện tử TVT, tỉnh Ninh Bình” tại Đài Bắc

Ra mắt “Khuôn viên chuỗi cung ứng điện tử TVT, tỉnh Ninh Bình” tại Đài Bắc

Nhằm giúp các doanh nghiệp Đài Loan (Trung Quốc) hiểu thêm về chính sách ưu đãi đầu tư mới nhất vào Việt Nam, chương trình “Khuôn viên chuỗi cung ứng điện tử TVT, tỉnh Ninh Bình” vừa ra mắt tại Đài Bắc.
song-gia-tri