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
hoi-cho-duoc-lieu
Tin bài khác
Kế hoạch hành động quốc gia về phát triển kinh tế số giai đoạn 2024 - 2025

Kế hoạch hành động quốc gia về phát triển kinh tế số giai đoạn 2024 - 2025

Phó Thủ tướng Thường trực Nguyễn Hòa Bình ký Quyết định số 1437/QĐ-TTg ngày 20/11/2024 ban hành Kế hoạch hành động quốc gia về phát triển kinh tế số giai đoạn 2024 - 2025.
Vietinbank dẫn đầu ngành ngân hàng về tổng thu nhập hoạt động 9 tháng đầu năm 2024

Vietinbank dẫn đầu ngành ngân hàng về tổng thu nhập hoạt động 9 tháng đầu năm 2024

9 tháng đầu năm 2024, VietinBank dẫn đầu ngành ngân hàng khi tổng thu nhập hoạt động (TOI) tăng trưởng 16%, đạt hơn 60.600 tỷ đồng, bỏ xa ngân hàng BIDV và Vietcombank.
Ứng dụng công nghệ cao trong phát triển lâm nghiệp bền vững

Ứng dụng công nghệ cao trong phát triển lâm nghiệp bền vững

Nhiều ứng dụng mới được áp dụng trong ngành lâm nghiệp không chỉ giúp truy xuất nguồn gốc rừng nguyên liệu, định vị từng khoảnh rừng mà còn có thể đo được khả năng hấp thụ carbon, bụi mịn của từng loại cây.
Vì sao pin dự phòng không được để trong hành lý ký gửi máy bay?

Vì sao pin dự phòng không được để trong hành lý ký gửi máy bay?

Pin lithium, dù ở dạng pin nhỏ trong máy ảnh, bàn chải điện, điện thoại, laptop hay tablet, đều bị hầu hết các hãng hàng không cấm mang trong hành lý ký gửi. Quy định này nhằm giảm thiểu nguy cơ cháy nổ trong khoang hàng hóa.
Nhận định chứng khoán ngày 21/11: Thị trường đã có tín hiệu phục hồi

Nhận định chứng khoán ngày 21/11: Thị trường đã có tín hiệu phục hồi

Với những điểm tương đồng với giai đoạn cuối năm 2016, kỳ vọng sau phiên đáo hạn phái sinh, thị trường sẽ bước vào chu kỳ tăng trưởng mạnh mẽ hơn. Nhà đầu tư cần bám sát diễn biến, nắm giữ cổ phiếu tiềm năng và chuẩn bị dòng tiền để tận dụng cơ hội gom hàng khi điều chỉnh.
Agribank tích hợp ESG trong lĩnh vực kinh doanh và triển khai đều cả ba trụ cột E,S,G

Agribank tích hợp ESG trong lĩnh vực kinh doanh và triển khai đều cả ba trụ cột E,S,G

Bà Nguyễn Thị Thu Hà, Giám đốc Trường Đào tạo cán bộ Agribank, Phó Trưởng Ban Chỉ đạo ESG Agribank (Ngân hàng Agribank) cho biết, hiện ngân hàng đã thành lập Ban chỉ đạo và tổ giúp việc triển khai ESG.
VARs Connect và Hoàng Quân Land ký kết hợp tác toàn diện - Tiên phong số hóa nghề Môi giới Bất động sản

VARs Connect và Hoàng Quân Land ký kết hợp tác toàn diện - Tiên phong số hóa nghề Môi giới Bất động sản

Ngày 17/11/2024 vừa qua, tại TP.HCM, trong khuôn khổ Talkshow "Nhà ở xã hội vì 01 triệu mái ấm gia đình Việt" do Tập đoàn Hoàng Quân tổ chức đã diễn ra lễ ký kết hợp tác chiến lược giữa VARs Connect và Công ty Hoàng Quân Land. Sự kiện đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ số và nâng tầm chuẩn mực nghề Môi giới bất động sản tại Việt Nam.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/11/2024: Tuổi Thân tránh gây xung đột, tuổi Dậu cơ hội kiếm tiền

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/11/2024: Tuổi Thân tránh gây xung đột, tuổi Dậu cơ hội kiếm tiền

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 21/11/2024 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 20/11: Đảo chiều ngoạn mục, sắc xanh trở lại

Thị trường chứng khoán ngày 20/11: Đảo chiều ngoạn mục, sắc xanh trở lại

Sau áp lực bán mạnh từ đầu phiên, thị trường chứng khoán đã có màn đảo chiều đầy ấn tượng với dòng tiền bắt đáy nhập cuộc mạnh mẽ. Các nhóm ngành chứng khoán và bất động sản đóng vai trò dẫn dắt, đưa VN-Index tăng gần 12 điểm và vượt mốc 1.215.
Đại học Bách khoa Hà Nội trao quyết định công nhận 23 Giáo sư, Phó giáo sư

Đại học Bách khoa Hà Nội trao quyết định công nhận 23 Giáo sư, Phó giáo sư

Sáng 20/11, Đại học Bách khoa Hà Nội tổ chức Lễ kỷ niệm 42 năm ngày Nhà giáo Việt Nam, đồng thời trao quyết định công nhận chức danh Giáo sư, Phó Giáo sư cho 23 cán bộ, giảng viên của nhà trường.