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
tan-hoang-minh
Tin bài khác
Galaxy S27 Ultra rò rỉ thiết kế mới, cụm camera có thể thay đổi hoàn toàn

Galaxy S27 Ultra rò rỉ thiết kế mới, cụm camera có thể thay đổi hoàn toàn

Samsung được cho là đang chuẩn bị một thay đổi lớn về thiết kế trên Galaxy S27 Ultra, đặc biệt ở cụm camera phía sau.
Tại sao an ninh mạng đang định nghĩa lại các mô-đun truyền thông nhúng?

Tại sao an ninh mạng đang định nghĩa lại các mô-đun truyền thông nhúng?

Các mô-đun truyền thông công nghiệp truyền thống được đánh giá dựa trên một tiêu chí chính: tốc độ chúng có thể bổ sung kết nối fieldbus hoặc Ethernet công nghiệp cho thiết bị.
Doanh nghiệp nhỏ và vừa phải lớn lên bằng công nghệ và năng suất

Doanh nghiệp nhỏ và vừa phải lớn lên bằng công nghệ và năng suất

Phát triển doanh nghiệp nhỏ và vừa không chỉ là câu chuyện tăng số lượng, mà quan trọng hơn là nâng cao năng lực công nghệ, năng suất, quản trị và khả năng tham gia chuỗi giá trị.
Nhận định phiên giao dịch ngày 26/8: Duy trì tỷ trọng trung bình, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 26/8: Duy trì tỷ trọng trung bình, tránh mua đuổi

VN-Index đang duy trì xu hướng hồi phục trong ngắn hạn khi tiếp tục đóng cửa trên các đường trung bình động MA10 và MA20. Các chỉ báo kỹ thuật như RSI và MFI cải thiện, dao động quanh vùng 57-59, cho thấy dòng tiền vẫn đang hỗ trợ thị trường.
NCMR Nhà máy lọc dầu Dung Quất: Đồng bộ quản trị, công nghệ và tiến độ

NCMR Nhà máy lọc dầu Dung Quất: Đồng bộ quản trị, công nghệ và tiến độ

Dự án Nâng cấp, mở rộng Nhà máy lọc dầu Dung Quất (NCMR NMLD Dung Quất) đã chính thức bước vào giai đoạn triển khai Hợp đồng EPC sau cuộc họp khởi động giữa Tổng công ty Lọc hóa dầu Việt Nam (BSR), Liên danh Tư vấn Quản lý Dự án WOOD - PVE và Liên danh Nhà thầu EPC Chengda - BPE.
Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm: Giáo dục phải tạo đột phá về nguồn nhân lực công nghệ

Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm: Giáo dục phải tạo đột phá về nguồn nhân lực công nghệ

Trong bối cảnh khoa học công nghệ, trí tuệ nhân tạo và chuyển đổi số đang làm thay đổi sâu sắc yêu cầu về nguồn nhân lực, Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm nhấn mạnh ngành giáo dục phải tạo một cuộc đổi mới thực chất từ bên trong.
Thị trường chứng khoán ngày 25/8: VN-Index nối dài mạch tăng, nhưng độ rộng thị trường kém tích cực

Thị trường chứng khoán ngày 25/8: VN-Index nối dài mạch tăng, nhưng độ rộng thị trường kém tích cực

VN-Index tiếp tục tăng phiên thứ tư liên tiếp trong ngày 25/8, song đà tăng suy yếu đáng kể về cuối phiên khi áp lực bán lan rộng. Chỉ số có thời điểm vượt mốc 1.800 điểm nhờ VIC dẫn dắt, nhưng không duy trì được ngưỡng này.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/8/2026: Tuổi Thân vận trình khởi sắc, tuổi Dần cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/8/2026: Tuổi Thân vận trình khởi sắc, tuổi Dần cần thận trọng

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 26/8/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
GS.VS. Châu Văn Minh: Đại hội IX sẽ tạo thêm không gian để trí thức cống hiến

GS.VS. Châu Văn Minh: Đại hội IX sẽ tạo thêm không gian để trí thức cống hiến

GS.VS. Châu Văn Minh kỳ vọng Đại hội IX mở ra không gian cởi mở hơn, kết nối nguồn lực trí thức và tạo thêm cơ hội để các chuyên gia cống hiến cho đất nước.
Công ty Cổ phần Thương mại và Đầu tư Bảo Lâm tuyển dụng kỹ sư Tự động hoá

Công ty Cổ phần Thương mại và Đầu tư Bảo Lâm tuyển dụng kỹ sư Tự động hoá

Công ty Cổ phần Thương mại và Đầu tư Bảo Lâm là đơn vị có kinh nghiệm hoạt động trên 15 năm trong lĩnh vực kinh doanh thiết bị công nghiệp cho các nhà máy công nghiệp nặng tại Việt Nam với nhiều lĩnh vực khác nhau: Điện, dầu khí, xi măng,…. Hiện tại đang cần tuyển dụng vị trí kỹ sư kỹ thuật cho hệ thống Relay, Kích từ, Điều tốc, DCS.