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
100 Giáo sư, Phó giáo sư được mời thỉnh giảng tại Đại học Quốc gia Hà Nội

100 Giáo sư, Phó giáo sư được mời thỉnh giảng tại Đại học Quốc gia Hà Nội

Ngày 3/7, Giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội (ĐHQG Hà Nội) đã ký quyết định về việc ban hành thí điểm chương trình giáo sư thỉnh giảng, mời và công nhận khoảng 100 nhà khoa học xuất sắc, chuyên gia, học giả uy tín trong và ngoài nước tham gia giảng dạy, nghiên cứu, chuyển giao tri thức tại ĐHQG Hà Nội giai đoạn 2025-2035.
Trí tuệ nhân tạo dẫn đầu cuộc cách mạng nhà máy thông minh

Trí tuệ nhân tạo dẫn đầu cuộc cách mạng nhà máy thông minh

Trong kỷ nguyên chuyển đổi số, trí tuệ nhân tạo (AI) không chỉ là một xu hướng công nghệ, mà đã trở thành yếu tố cốt lõi định hình lại ngành sản xuất toàn cầu. Mặc dù hơn 70% các dự án AI công nghiệp bị dừng lại sau giai đoạn thử nghiệm - theo một nghiên cứu của Diễn đàn Kinh tế Thế giới - những ví dụ thành công cho thấy AI có thể tích hợp hiệu quả và mang lại giá trị rõ ràng trong các nhà máy hiện đại.
Nhận định phiên giao dịch ngày 04/7: Cơ cấu danh mục, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 04/7: Cơ cấu danh mục, tránh mua đuổi

Thị trường ngày 3/7 đánh dấu sự đứt mạch tăng liên tiếp của VN Index khi chỉ số quay đầu giảm điểm nhẹ trong bối cảnh thanh khoản tăng vọt. Trong khi lực bán gia tăng mạnh, khối ngoại lại bất ngờ mua ròng gần 2,3 nghìn tỷ đồng – tín hiệu trái chiều đáng chú ý. Trước những dấu hiệu chưa rõ ràng, trong phiên 4/7, nhà đầu tư nên tập trung cơ cấu danh mục và tránh mua đuổi.
Quỹ KH-CN Quốc gia chuyển mình kiến tạo, hướng tới đạt top 3 ASEAN về công bố quốc tế

Quỹ KH-CN Quốc gia chuyển mình kiến tạo, hướng tới đạt top 3 ASEAN về công bố quốc tế

Đại hội Đảng bộ Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ (KH&CN) Quốc gia nhiệm kỳ 2025-2030 đánh dấu bước chuyển mình quan trọng của đơn vị trong tư duy lãnh đạo, từ vai trò giám sát sang kiến tạo phát triển. Với tầm nhìn đổi mới toàn diện, Quỹ đặt mục tiêu trở thành thiết chế tài chính công minh bạch, hiệu quả, giữ vai trò trung tâm trong tài trợ KH&CN và đổi mới sáng tạo quốc gia.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/7/2025: Tuổi Tuất tận hưởng niềm vui, tuổi Sửu chú ý sức khỏe

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/7/2025: Tuổi Tuất tận hưởng niềm vui, tuổi Sửu chú ý sức khỏe

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 4/7/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 03/7: Phiên phân phối hay cú giành hàng chiến lược?

Thị trường chứng khoán ngày 03/7: Phiên phân phối hay cú giành hàng chiến lược?

Phiên ngày 3/7 khép lại với sắc đỏ nhẹ nhưng để lại nhiều dư âm về tính chất dòng tiền và tâm lý thị trường. VN Index giảm điểm giữa lúc thanh khoản bùng nổ, gợi mở khả năng về một phiên phân phối quy mô lớn. Tuy nhiên, việc khối ngoại mua ròng gần 2,3 nghìn tỷ đồng lại đặt ra nghi vấn liệu đây có phải là động thái giành hàng chiến lược giữa lúc áp lực chốt lời gia tăng.
Ra mắt hệ thống giám sát Nghị quyết 57 về khoa học, công nghệ và chuyển đổi số

Ra mắt hệ thống giám sát Nghị quyết 57 về khoa học, công nghệ và chuyển đổi số

Sáng 2/7, Ban Chỉ đạo Trung ương về phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số tổ chức lễ ra mắt các nền tảng số nhằm giám sát và triển khai Nghị quyết 57. Việc đưa vào vận hành hệ thống giám sát trực tuyến có ý nghĩa quan trọng, đánh dấu bước tiến trong đổi mới phương thức lãnh đạo, điều hành trên nền tảng số, bảo đảm tính minh bạch, đồng bộ và hiệu quả trong theo dõi, đánh giá việc thực hiện các mục tiêu chiến lược trên phạm vi toàn quốc.
Chính sách ưu đãi vượt trội cho dự án hợp tác công tư lĩnh vực KHCN, đổi mới sáng tạo

Chính sách ưu đãi vượt trội cho dự án hợp tác công tư lĩnh vực KHCN, đổi mới sáng tạo

Theo Nghị định số 180/2025/NĐ-CP ngày 1/7/2025, hợp tác công tư không chỉ được khuyến khích thực hiện theo các hình thức truyền thống quy định tại Luật Đầu tư theo phương thức đối tác công tư (PPP) mà còn được mở rộng áp dụng đối với tất cả các hình thức hợp tác giữa khu vực công và khu vực tư phù hợp các mô hình đầu tư công - quản trị tư, đầu tư tư - sử dụng công, lãnh đạo công - quản trị tư.
6 tháng đầu năm 2025: BSR đạt doanh thu hơn 69.000 tỷ đồng, lợi nhuận vượt 93% kế hoạch

6 tháng đầu năm 2025: BSR đạt doanh thu hơn 69.000 tỷ đồng, lợi nhuận vượt 93% kế hoạch

Bất chấp thị trường dầu mỏ thế giới tiếp tục bất ổn bởi xung đột địa chính trị diễn ra trên nhiều nơi, tác động tiêu cực chính sách thuế của Mỹ, giá dầu thô biến động mạnh và áp lực cạnh tranh ngày càng gia tăng, Công ty cổ phần Lọc hóa dầu Bình Sơn (BSR) đã ghi nhận kết quả sản xuất kinh doanh (SXKD) khởi sắc trong 6 tháng đầu năm 2025.
Siêu máy chụp CT thứ 2 được đưa vào vận hành tại Việt Nam

Siêu máy chụp CT thứ 2 được đưa vào vận hành tại Việt Nam

Ngày 2/7, Bệnh viện Đa khoa Tâm Anh chính thức vận hành “siêu máy chụp CT” thứ hai, với hơn 100.000 lát cắt hiện đại hàng đầu, phục vụ người dân “siêu đô thị” TP.HCM.
Quảng cáo
moxa