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
[E-Magazine] Khi công nghệ điều khiển kiến tạo lại kinh tế và đời sống

[E-Magazine] Khi công nghệ điều khiển kiến tạo lại kinh tế và đời sống

Nếu một sáng đẹp trời bạn ra đường, thấy chiếc taxi chạy bon bon mà ghế lái trống không, xin đừng hoảng hốt! Đó không phải phim viễn tưởng Hollywood, mà chính là công nghệ điều khiển tự động (Autonomous Vehicles) đang gõ cửa đời sống hằng ngày. Thế giới đã quen với điện thoại thông minh, nhà thông minh và nay đến lượt “tài xế thông minh” - người bạn đồng hành không bao giờ than mệt, không cãi nhau với bạn và tuyệt nhiên… không uống rượu bia trước khi cầm lái.
Evocargo ra mắt dịch vụ vận tải hàng hóa không người lái thương mại đầu tiên tại UAE

Evocargo ra mắt dịch vụ vận tải hàng hóa không người lái thương mại đầu tiên tại UAE

Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE) vừa thực hiện một bước đi được mô tả là “mang tính lịch sử cho tương lai của giao thông tự hành” với việc ra mắt đội xe tải điện tự lái thương mại đầu tiên của quốc gia tại khu công nghiệp Al Jazeera Al Hamra, một trung tâm tiên tiến cho các dự án quy mô lớn.
Cách quản lý dữ liệu thiết bị cho IoT và AI

Cách quản lý dữ liệu thiết bị cho IoT và AI

Các nhà sản xuất thiết kế các thiết bị hiện đại tích hợp cảm biến, vi điều khiển (MCU), bộ vi xử lý (MPU) và bộ xử lý thần kinh (NPU) thường phải đối mặt với những thách thức đáng kể trong việc lựa chọn công nghệ giải pháp dữ liệu phù hợp. Sự lựa chọn là rất quan trọng: lựa chọn sai có thể gây ra hiệu suất không thể đoán trước, bỏ lỡ thời hạn dự án và thiết kế lại tốn kém.
Siêu hội chợ

Siêu hội chợ '6 nhất' thu hút hàng trăm nghìn lượt khách tham quan, mua sắm mỗi ngày

Hội chợ Mùa thu 2025 là sự kiện kinh tế - văn hóa quy mô quốc gia, được tổ chức tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (VEC) ở Hà Nội từ ngày 26/10 - 4/11/2025. Quy tụ 3000 gian hàng, với 5 phân khu chủ đề về gia đình, ẩm thực, công nghệ, nghệ thuật, thương mại - dịch vụ, trên tổng trưng bày hơn 13.000m2, hội chợ dự kiến thu hút khoảng nửa triệu lượt khách tham quan, mua sắm mỗi ngày.
‘Xanh hóa’ ngành điện tử để thoát khỏi nguy cơ bị loại khỏi chuỗi cung ứng toàn cầu

‘Xanh hóa’ ngành điện tử để thoát khỏi nguy cơ bị loại khỏi chuỗi cung ứng toàn cầu

Tọa đàm "Điện tử chuyển mình dưới áp lực địa chính trị: Phát triển Chuỗi cung ứng xanh và bền vững" do Hiệp hội Doanh nghiệp Điện tử Việt Nam (VEIA) phối hợp cùng Vinexad và Green In tổ chức, vào chiều 31/10, trong khuôn khổ Triển lãm Quốc tế Điện tử và Thiết bị thông minh Việt Nam 2025 (IEAE 2025), đã diễn ra thành công, đem đến góc nhìn nhiều chiều cho doanh nghiệp điện tử Việt Nam trong hành trình hội nhập.
Bộ KH&CN thúc đẩy đổi mới bằng cách trao quyền và nguồn lực thực chất

Bộ KH&CN thúc đẩy đổi mới bằng cách trao quyền và nguồn lực thực chất

Tại buổi họp báo tháng 10 của Bộ Khoa học và Công nghệ (KHCN) diễn ra sáng 31/10, Thứ trưởng Bộ KHCN Bùi Hoàng Phương cho biết, việc triển khai Nghị quyết 57-NQ/TW đang "vô cùng quyết liệt", với sự vào cuộc và đôn đốc thường xuyên của toàn bộ hệ thống chính trị, từ lãnh đạo Trung ương đến bí thư, chủ tịch địa phương.
VTK - 30 năm kiến tạo hạ tầng số quốc gia, đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhì

VTK - 30 năm kiến tạo hạ tầng số quốc gia, đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhì

Từ những ngày đầu chỉ có chưa đến 10 cán bộ kỹ sư, VTK đã trở thành đơn vị tư vấn hạ tầng thông tin - truyền thông nòng cốt của Tập đoàn Viettel, góp phần mở rộng vùng phủ sóng đến tận Trường Sa, DK1 và biên giới Tổ quốc. Cột mốc 30 năm không chỉ đánh dấu hành trình trưởng thành mà còn khẳng định vị thế tiên phong của VTK trên con đường xây dựng hạ tầng số quốc gia.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 02/11/2025: Tuổi Dần nên tránh xa các cuộc cãi vã, Tuổi Thân nên đề phòng vài mối quan hệ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 02/11/2025: Tuổi Dần nên tránh xa các cuộc cãi vã, Tuổi Thân nên đề phòng vài mối quan hệ

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 02/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Phát triển công nghiệp văn hóa gắn với du lịch bền vững-Bước đi tất yếu để hình thành chuỗi giá trị mới

Phát triển công nghiệp văn hóa gắn với du lịch bền vững-Bước đi tất yếu để hình thành chuỗi giá trị mới

Sự kết hợp giữa công nghiệp văn hoá và du lịch bền vững chính là bước đi tất yếu để hình thành chuỗi giá trị mới, góp phần phát triển kinh tế tri thức, tăng trưởng xanh và bảo tồn di sản văn hoá Việt Nam.
Sân chơi công nghệ đồng hành cùng giới trẻ bước vào kỷ nguyên AI

Sân chơi công nghệ đồng hành cùng giới trẻ bước vào kỷ nguyên AI

Ngày 31/10, trong khuôn khổ Triển lãm Quốc tế Điện tử và Thiết bị thông minh Việt Nam 2025 (IEAE 2025), Cục Thương mại điện tử và Kinh tế số (Bộ Công Thương) phối hợp với Công ty Cổ phần Quảng cáo và Hội chợ Thương mại (VINEXAD) và ACCESSTRADE Việt Nam tổ chức Tọa đàm “Sân chơi công nghệ - AI và đổi mới sáng tạo cho cuộc sống tương lai”.
song-gia-tri