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
hoi-cho-duoc-lieu
Tin bài khác
Triển khai AI phát hiện bất thường trong bảo mật thông tin mạng ngành công nghiệp

Triển khai AI phát hiện bất thường trong bảo mật thông tin mạng ngành công nghiệp

Với sự gia tăng của việc sử dụng IoT trong công nghệ vận hành, các doanh nghiệp đối mặt với nhiều rủi ro hơn từ các cuộc tấn công mạng mà có thể gây gián đoạn hoạt động và xâm phạm dữ liệu nhạy cảm.
Sôi nổi cuộc thi “Trường học không ma túy” tại TP. Hồ Chí Minh

Sôi nổi cuộc thi “Trường học không ma túy” tại TP. Hồ Chí Minh

Ngày 2/11/2024, cuộc thi “Trường học không ma túy’ đã diễn ra đầy sôi nổi tại TP. Hồ Chí Minh với sự tham gia, cổ vũ của hàng ngàn học sinh. Thông qua cuộc thi nhằm tuyên truyền, cung cấp kiến thức và kỹ năng tới học sinh các trường THPT, sinh viên các trường Đại học, Cao đẳng trong toàn quốc về Luật Phòng, chống ma túy, hiểm họa của ma túy đối với đời sống xã hội để học sinh, sinh viên hiểu biết rõ, từ đó có cách phòng, tránh.
Lãi kép: Con dao hai lưỡi?

Lãi kép: Con dao hai lưỡi?

Lãi kép là một công cụ tài chính mạnh mẽ nhưng cần hiểu rõ để áp dụng đúng cách. Biết cách tận dụng, nó sẽ giúp người đầu tư đạt được lợi nhuận lớn theo thời gian.
Thúc đẩy hợp tác Việt - Mỹ qua Diễn đàn mùa thu TP. Hồ Chí Minh 2024

Thúc đẩy hợp tác Việt - Mỹ qua Diễn đàn mùa thu TP. Hồ Chí Minh 2024

Sau khi Việt Nam và Hoa Kỳ nâng cấp quan hệ nên Đối tác Chiến lược Toàn diện vào năm 2023, TP. Hồ Chí Minh có thêm nhiều cơ hội hợp tác quốc tế. Thành phố sẵn sàng tiếp thu các giải pháp sáng tạo, ý kiến và kinh nghiệm quốc tế từ các đối tác Hoa Kỳ để chuyển hóa thành giá trị thực tiễn, mang lại sự phát triển toàn diện, bền vững cho Thành phố.
Điều chỉnh Khung kiến trúc Chính phủ điện tử Việt Nam phiên bản 3.0

Điều chỉnh Khung kiến trúc Chính phủ điện tử Việt Nam phiên bản 3.0

Khung kiến trúc Chính phủ điện tử Việt Nam phiên bản 3.0 hướng tới Chính phủ số đã được Bộ Thông tin và Truyền thông (TT&TT) sửa đổi, bổ sung một số nội dung để thống nhất với thực tiễn triển khai “Đề án Trung tâm Dữ liệu quốc gia”.
Robot đang trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày

Robot đang trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày

Tự động hóa đã vượt xa khỏi các nhà máy công nghiệp, nơi cánh tay robot lắp ráp xe hơi và các hệ thống tự động quản lý dây chuyền sản xuất.
Trường Đại học Ngoại ngữ, ĐHQGHN tuyển dụng lao động năm 2024

Trường Đại học Ngoại ngữ, ĐHQGHN tuyển dụng lao động năm 2024

Trường Đại học Ngoại ngữ, ĐHQGHN thông báo tuyển dụng lao động năm 2024.
Nhận định chứng khoán ngày 5/11: VN Index có thể rung lắc quanh vùng 1.240 điểm

Nhận định chứng khoán ngày 5/11: VN Index có thể rung lắc quanh vùng 1.240 điểm

Trong ngắn hạn, thị trường sẽ khó tránh khỏi những rung lắc mạnh và tiếp tục thử thách vùng 1.240 điểm. Việc nhà đầu tư duy trì tâm lý thận trọng và chờ đợi dấu hiệu hồi phục rõ ràng sau bầu cử Mỹ sẽ là chiến lược hợp lý để hạn chế rủi ro trong giai đoạn nhạy cảm này.
Khám phá nét đẹp sơn thủy hữu tình của hồ Đạ Hàm

Khám phá nét đẹp sơn thủy hữu tình của hồ Đạ Hàm

Con đường 721 từ thị trấn Đạ Tẻh vào hồ Đạ Hàm rực rỡ hoa vàng băng qua cánh đồng Bàu Cỏ mênh mông. Mặt hồ trong xanh phẳng lặng nổi lên giữa một bên là lúa vàng óng ả, một bên là lô xô đồi núi, non xanh nước biếc, sơn thủy hữu tình.
Năng lượng tích cực lan tỏa tới cộng đồng

Năng lượng tích cực lan tỏa tới cộng đồng

"Vượt lên số phận" không chỉ là một cuộc thi, mà song song đó là một thông điệp truyền lửa, truyền cảm hứng sống và tiếp sức vô cùng mạnh mẽ đến với những người yếu thế, những người có hoàn cảnh éo le, khắc nghiệt và khiếm khuyết về thân thể.