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
mca
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 27/11: Chưa thể thách thức mốc 1.700 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 27/11: Chưa thể thách thức mốc 1.700 điểm

Sau khi tiến về vùng 1.700 điểm, VN Index bất ngờ hạ nhiệt mạnh vào buổi chiều, tạo tín hiệu suy yếu trước vùng cản mạnh. Dòng tiền thận trọng, thị trường phân hóa có thể báo hiệu một nhịp điều chỉnh nhẹ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/11/2025: Tuổi Sửu điềm báo thị phi, tuổi Ngọ khởi sắc hơn hẳn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/11/2025: Tuổi Sửu điềm báo thị phi, tuổi Ngọ khởi sắc hơn hẳn

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 28/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Siemens tổ chức hội thảo trực tuyến về an ninh mạng cho hệ thống vận hành và hạ tầng trọng yếu

Siemens tổ chức hội thảo trực tuyến về an ninh mạng cho hệ thống vận hành và hạ tầng trọng yếu

Hội thảo trực tuyến “Giải pháp an ninh mạng cho hệ thống vận hành và cơ sở hạ tầng trọng yếu” do Siemens tổ chức ngày 17/12 sẽ giới thiệu chiến lược “Phòng thủ nhiều lớp”, một phương pháp bảo mật toàn diện đang được nhiều doanh nghiệp công nghiệp áp dụng.
TeamViewer ứng dụng công nghệ VR, tăng tốc thử nghiệm và phát triển cho Đội đua Mercedes-AMG PETRONAS F1

TeamViewer ứng dụng công nghệ VR, tăng tốc thử nghiệm và phát triển cho Đội đua Mercedes-AMG PETRONAS F1

Ngày 26/11, TeamViewer - nhà cung cấp giải pháp môi trường làm việc số hàng đầu thế giới cho biết đang hỗ trợ nâng cao hiệu quả thử nghiệm và phát triển (Test & Development) cho Đội đua Công thức 1 Mercedes-AMG PETRONAS thông qua công nghệ thực tế tăng cường (Augmented Reality - AR).
Liên hiệp hội và các cơ quan báo chí trong hệ thống luôn đồng hành bền chặt dù bối cảnh có thay đổi

Liên hiệp hội và các cơ quan báo chí trong hệ thống luôn đồng hành bền chặt dù bối cảnh có thay đổi

Ngày 27/11, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp hội Việt Nam) tổ chức Hội thảo “Vai trò của báo chí trong việc xây dựng và phát triển Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam”.
Thị trường các-bon rừng sau COP30: Xu hướng toàn cầu và định hướng của Việt Nam

Thị trường các-bon rừng sau COP30: Xu hướng toàn cầu và định hướng của Việt Nam

Tại tọa đàm quốc tế về thị trường các-bon diễn ra ngày 26/11, các chuyên gia đánh giá thị trường các-bon rừng đang có những chuyển dịch mạnh sau COP30, với nhu cầu và tiêu chuẩn chất lượng đều tăng cao. Việt Nam hiện đẩy nhanh xây dựng khung pháp lý và điều kiện kỹ thuật để chủ động tham gia thị trường trong nước và toàn cầu.
Kết nối chính sách - công nghệ - doanh nghiệp trong lĩnh vực năng lượng và công nghiệp xanh

Kết nối chính sách - công nghệ - doanh nghiệp trong lĩnh vực năng lượng và công nghiệp xanh

Sáng 27/11/2025, Cục Đổi mới sáng tạo, Chuyển đổi xanh và Khuyến công (Bộ Công Thương) đã tổ chức Lễ khai mạc Hội chợ Triển lãm thiết bị tiết kiệm năng lượng và chuyển đổi xanh 2025.
Bộ KH và CN ra mắt hệ thống quản lý nhiệm vụ khoa học, công nghệ theo thời gian thực

Bộ KH và CN ra mắt hệ thống quản lý nhiệm vụ khoa học, công nghệ theo thời gian thực

Sáng 27/11, Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) tổ chức Lễ công bố khai trương hệ thống quản lý trực tuyến các nhiệm vụ khoa học và công nghệ (KH&CN) theo thời gian thực, đồng thời thực hiện ký Hợp đồng điện tử cho các đề tài nghiên cứu cơ bản (NCCB) và nghiên cứu ứng dụng (NCƯD) đã được phê duyệt.
Kinh nghiệm và lợi ích nhận được của một số doanh nghiệp Việt trong hành trình thực hiện ESG và CBAM

Kinh nghiệm và lợi ích nhận được của một số doanh nghiệp Việt trong hành trình thực hiện ESG và CBAM

Việc cam kết và thực thi ESG ở các doanh nghiệp Việt Nam tuy còn chưa đồng đều, nhưng hầu hết các doanh nghiệp đều hiểu ESG là điều cần làm và phải làm. Nếu muốn phát triển, hội nhập và có lợi nhuận dài hạn thì việc thực hiện ESG càng phải cấp thiết, đồng bộ, nghiêm ngặt, song song với các chiến lược phát triển, sản xuất, đầu tư công nghệ, mở rộng thị trường của doanh nghiệp.
Nhận định phiên giao dịch ngày 27/11: Có thể giải ngân từng phần tại các nhịp điều chỉnh

Nhận định phiên giao dịch ngày 27/11: Có thể giải ngân từng phần tại các nhịp điều chỉnh

Thị trường chứng khoán vừa ghi nhận phiên hồi phục mạnh với sắc xanh lan tỏa và dòng tiền quay trở lại tích cực, song các chuyên gia cho rằng VN-Index nhiều khả năng tiếp tục rung lắc quanh vùng kháng cự gần. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư được khuyến nghị có thể giải ngân từng phần khi thị trường xuất hiện các nhịp điều chỉnh, ưu tiên những cổ phiếu có nền tảng tốt và hưởng lợi từ chính sách vĩ mô.