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
Lựa chọn bộ nguồn phù hợp cho điện công nghiệp

Lựa chọn bộ nguồn phù hợp cho điện công nghiệp

Việc lựa chọn bộ nguồn phù hợp đóng vai trò then chốt trong hệ thống điện công nghiệp, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định và hiệu suất vận hành của toàn bộ thiết bị. Một bộ nguồn chất lượng cao giúp đảm bảo điện áp và dòng điện luôn ổn định, từ đó giảm thiểu nguy cơ hư hỏng cho máy móc và dây chuyền sản xuất.
Chiến lược quan hệ quốc tế

Chiến lược quan hệ quốc tế

Quan hệ quốc tế (IR) của một quốc gia định nghĩa các tương tác chính thức, chính sách đối ngoại và mối quan hệ của quốc gia đó với các quốc gia khác, các tổ chức quốc tế và các chủ thể phi nhà nước trong các lĩnh vực an ninh, thương mại và quan hệ đa phương. Quan hệ quốc tế tập trung vào việc nghiên cứu và quản lý quan hệ đối ngoại tổng thể, không chỉ dừng lại ở việc hợp tác với đối tác mà còn bao gồm quản lý, ứng phó và đối trọng với các đối tượng của quốc gia thông qua ngoại giao, chính sách đối ngoại và đàm phán, đồng thời tăng cường hội nhập quốc tế để thúc đẩy hợp tác kinh tế, chính trị và văn hóa. IR thực sự là công cụ chiến lược giúp giữ vững môi trường hòa bình, thu hút đầu tư, công nghệ và định hình luật chơi quốc tế.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/5/2026: Tuổi Mão suôn sẻ trong công việc, tuổi Tuất gặp sóng gió

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/5/2026: Tuổi Mão suôn sẻ trong công việc, tuổi Tuất gặp sóng gió

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 5/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Rạng Đông công bố nhận diện thương hiệu mới

Rạng Đông công bố nhận diện thương hiệu mới

Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông mới đây chính thức công bố hệ thống nhận diện thương hiệu mới, đánh dấu bước ngoặt chiến lược sau gần 70 năm gắn bó với người tiêu dùng Việt. Đây đồng thời là tuyên ngôn chiến lược khởi đầu một chặng đường mới: Từ nhà sản xuất đèn và phích nước truyền thống, Rạng Đông tái định vị thành Doanh nghiệp công nghệ, cung cấp giải pháp thông minh - Xanh và bền vững, đáp ứng những nhu cầu mới của thị trường và người dùng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 4/5: Ưu tiên giữ các vị thế khỏe, hạn chế mua đuổi nhóm trụ

Nhận định phiên giao dịch ngày 4/5: Ưu tiên giữ các vị thế khỏe, hạn chế mua đuổi nhóm trụ

Thị trường chứng khoán được dự báo sẽ tiếp tục rung lắc khi áp lực chốt lời tại nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn gia tăng sau nhịp tăng mạnh. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên nắm giữ các cổ phiếu có nền tảng tốt, vận động tích cực, đồng thời hạn chế mua đuổi nhóm trụ và chỉ giải ngân tại các nhịp điều chỉnh hợp lý.
[E-Magazine] Artemis II - Giải phẫu một hệ thần kinh vũ trụ

[E-Magazine] Artemis II - Giải phẫu một hệ thần kinh vũ trụ

Trong 10 ngày đầu tháng Tư, thế giới như lặng đi trước hành trình bay quanh Mặt trăng của tổ hợp Artemis II, để rồi vỡ òa khi phi hành đoàn trở về an toàn từ không gian sâu. Phía sau chuyến bay ấy không chỉ là kỳ tích chinh phục vũ trụ, mà còn là một cấu trúc công nghệ tinh vi bậc nhất. Cùng TĐHNN bóc tách những lớp tự động hóa đã âm thầm vận hành sứ mệnh này.
Hàng trăm tỷ đô đổ vào năng lượng tái tạo châu Á có nguy cơ phân bổ lệch hướng

Hàng trăm tỷ đô đổ vào năng lượng tái tạo châu Á có nguy cơ phân bổ lệch hướng

Đó là phân tích của ông Tim Daiss, người theo dõi các thị trường năng lượng, phát triển bền vững và địa chính trị tại khu vực châu Á - Thái Bình Dương, dựa theo nghiên cứu thực tế và báo cáo của Nikkei Asia (một tạp chí tin tức tiếng Anh hàng đầu châu Á, thuộc sở hữu của Nikkei Inc - Tập đoàn Truyền thông khổng lồ của Nhật Bản, hồi cuối tháng 4).
Robot cộng tác tốc độ cao - bước tiến mới thu hẹp khoảng cách với robot công nghiệp

Robot cộng tác tốc độ cao - bước tiến mới thu hẹp khoảng cách với robot công nghiệp

Tập đoàn ABB vừa giới thiệu dòng robot cộng tác tốc độ cao mới mang tên PoWa, đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc thu hẹp khoảng cách giữa robot cộng tác (cobot) và robot công nghiệp truyền thống. Theo hãng, thế hệ cobot mới được thiết kế nhằm giải quyết một khoảng trống lâu nay trên thị trường: cobot thường thiếu tốc độ và tải trọng cho các ứng dụng sản xuất công nghiệp, trong khi robot công nghiệp lại quá phức tạp và quy mô lớn đối với nhiều nhiệm vụ cộng tác.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/5/2026: Tuổi Sửu dấu hiệu đi xuống, tuổi Tuất gặp nhiều may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/5/2026: Tuổi Sửu dấu hiệu đi xuống, tuổi Tuất gặp nhiều may mắn

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 4/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Kiến trúc bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp cao bậc hai cho các ứng dụng năng lượng tái tạo

Kiến trúc bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp cao bậc hai cho các ứng dụng năng lượng tái tạo

Bài báo này trình bày một bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp bậc hai mới với khả năng khuếch đại điện áp cao và số lượng linh kiện được tối ưu hóa, phù hợp cho các ứng dụng năng lượng tái tạo.
vn-web
song-gia-tri