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
vcca2026
Tin bài khác
Kỳ 5: Những tư tưởng âm thầm kiến tạo kỷ nguyên số

Kỳ 5: Những tư tưởng âm thầm kiến tạo kỷ nguyên số

Đổi mới chưa bao giờ là một hành vi đơn lẻ của thiên tài, mà là kết quả của một dòng chảy tư tưởng âm ỉ qua nhiều thế hệ. Từ những thí nghiệm tưởng tượng của vật lý học, đến những dây chuyền công nghiệp, rồi các phòng lab công nghệ, mỗi bước tiến của văn minh đều mang theo một lớp minh triết riêng. Lần theo những phát ngôn kinh điển của các nhà khoa học, doanh nhân và nhà tư tưởng, ta không chỉ thấy lịch sử của sáng tạo, mà còn nhận ra logic vận hành thầm lặng của thế giới số hôm nay.
E100 Dung Quất tái khởi động, tiếp lực cho xăng sinh học E10

E100 Dung Quất tái khởi động, tiếp lực cho xăng sinh học E10

Trong bối cảnh nhu cầu xăng dầu tăng cao và yêu cầu bảo đảm an ninh năng lượng ngày càng cấp thiết, Nhà máy Nhiên liệu sinh học Dung Quất đã vận hành trở lại, đảm nhận vai trò cung ứng E100 ổn định cho thị trường. Lợi thế nằm liền kề Nhà máy Lọc dầu Dung Quất giúp tối ưu khâu pha chế xăng sinh học, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả toàn chuỗi. Sự trở lại này không chỉ mang ý nghĩa về mặt kỹ thuật, mà còn mở ra triển vọng phát triển bền vững cho ngành nhiên liệu sinh học trong nước.
Học sinh Hà Nội chế tạo thùng rác AI chính xác 98%

Học sinh Hà Nội chế tạo thùng rác AI chính xác 98%

Từ những túi rác sinh hoạt trong căn bếp gia đình, nhóm 4 học sinh lớp 11 Trường THPT Nhân Chính (Hà Nội) đã phát triển dự án thùng rác thông minh EcoBin ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm giải quyết bài toán phân loại rác tại nguồn - một thách thức lâu nay trong đời sống đô thị.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ đầu xuân và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Vietcombank siết bảo mật Digibank; Lãi suất ngân hàng 2026 được dự báo giảm; Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch...
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/5/2026: Tuổi Hợi tình cảm giảm sút, tuổi Thìn đạt được mục tiêu

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/5/2026: Tuổi Hợi tình cảm giảm sút, tuổi Thìn đạt được mục tiêu

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 2/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Kỳ Tạp chí MCA thuộc Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026

Kỳ Tạp chí MCA thuộc Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026

Bộ Khoa học và Công nghệ (KH và CN) vừa ban hành Quyết định số 2244/QĐ-BKHCN ngày 28/4/2026 công bố Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026.
Sự bùng nổ đầu tư kho bãi của các công ty 3PL và tác động tới tương lai tự động hóa logistics

Sự bùng nổ đầu tư kho bãi của các công ty 3PL và tác động tới tương lai tự động hóa logistics

Trong bối cảnh chuỗi cung ứng toàn cầu ngày càng biến động, các công ty cung cấp dịch vụ logistics bên thứ ba (3PL) đang tăng tốc đầu tư vào hệ thống kho bãi và công nghệ tự động hóa. Xu hướng này không chỉ phản ánh nhu cầu thị trường mà còn cho thấy cách ngành logistics đang chuyển mình sang mô hình vận hành dựa nhiều hơn vào công nghệ.
Triển lãm “80 năm An ninh nhân dân - Lá chắn thầm lặng” thu hút đông đảo công chúng

Triển lãm “80 năm An ninh nhân dân - Lá chắn thầm lặng” thu hút đông đảo công chúng

Tối ngày 29/4/2026, tại thành phố Đà Nẵng, Bộ Công an đã tổ chức lễ khai mạc chuỗi sự kiện “Tổ quốc bình yên”. Đây là hoạt động trọng điểm nhân dịp kỷ niệm 51 năm Ngày Giải phóng miền Nam, thống nhất đất nước (30/4/1975 - 30/4/2026), và hướng tới kỷ niệm 80 năm Ngày truyền thống lực lượng An ninh nhân dân (12/7/1946 - 12/7/2026).
Phủ sóng 5G tại hàng trăm điểm lễ hội, du lịch dịp 30/4 - 1/5

Phủ sóng 5G tại hàng trăm điểm lễ hội, du lịch dịp 30/4 - 1/5

Lưu lượng dữ liệu dự kiến tăng tới 30% so với cùng kỳ, trong khi nhu cầu thoại tiếp tục giảm, đặt ra bài toán lớn cho hạ tầng viễn thông. Các nhà mạng đã đồng loạt nâng cấp mạng lưới, bổ sung trạm phát sóng và triển khai 5G để đáp ứng nhu cầu tăng cao.
Kỳ 4: Minh triết của những nhà sáng lập công nghệ

Kỳ 4: Minh triết của những nhà sáng lập công nghệ

Giữa những dòng mã vô hình và các thuật toán vận hành thế giới, lịch sử công nghệ không chỉ được viết bằng sản phẩm, mà còn bằng tư tưởng. Những nhà sáng lập vĩ đại của kỷ nguyên số đã để lại không chỉ doanh nghiệp, mà còn những mảnh minh triết, cô đọng, sắc lạnh và đầy tính tiên tri. Đó không phải là lời truyền cảm hứng dễ dãi, mà là kết tinh của thất bại, thử nghiệm và những quyết định mang tính sinh tử. Lần theo các phát ngôn ấy, ta bước vào một hành trình nhận biết - hiểu công nghệ, hiểu con người và hiểu chính quỹ đạo của thời đại dữ liệu.
vn-web
song-gia-tri