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
dai-hoi-dang
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/1: Tiếp tục nắm giữ danh mục

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/1: Tiếp tục nắm giữ danh mục

Thị trường chứng khoán điều chỉnh phiên thứ hai liên tiếp nhưng đà giảm được thu hẹp về cuối phiên, cho thấy xu hướng tăng của VN-Index vẫn chưa bị phá vỡ. Dòng tiền bắt đáy hoạt động tại một số nhóm ngành như bảo hiểm, dầu khí và hóa chất, trong khi thanh khoản duy trì ở mức cao. Theo các chuyên gia, nhà đầu tư tiếp tục được khuyến nghị ưu tiên nắm giữ danh mục, chờ vùng giá cao hơn để chốt lời từng phần
Rút ngắn thời gian làm việc Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Rút ngắn thời gian làm việc Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Chiều 21/1, tại phiên thảo luận ở hội trường, Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng đã quyết nghị rút ngắn thời gian làm việc của Đại hội 1 ngày rưỡi so với dự kiến ban đầu.
Yokogawa tăng vốn đầu tư vào Semantum, củng cố năng lực mô hình hóa dữ liệu và Digital Twin

Yokogawa tăng vốn đầu tư vào Semantum, củng cố năng lực mô hình hóa dữ liệu và Digital Twin

Yokogawa Electric Corporation vừa tăng cường đầu tư vào Semantum Oy (Phần Lan), đưa công ty này trở thành doanh nghiệp liên kết, qua đó thúc đẩy phát triển các công nghệ mô hình hóa dữ liệu và bản sao số phục vụ chuyển đổi số công nghiệp.
Tự chủ công nghệ lõi, công nghệ chiến lược là một cấu phần quan trọng của chủ quyền quốc gia

Tự chủ công nghệ lõi, công nghệ chiến lược là một cấu phần quan trọng của chủ quyền quốc gia

Sáng 21/1, trong phiên thảo luận ở hội trường về các Văn kiện Đại hội XIV của Đảng, Ủy viên Trung ương Đảng, Bí thư Đảng ủy, Bộ trưởng Khoa học và Công nghệ Nguyễn Mạnh Hùng trình bày tham luận về vấn đề “Một số giải pháp đột phá đưa khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số trở thành động lực trung tâm của mô hình tăng trưởng mới, nhanh và bền vững trong kỷ nguyên vươn mình bằng tri thức và công nghệ số, trong đó, đổi mới sáng tạo là cơ chế trung tâm để chuyển tri thức và công nghệ số thành năng suất, giá trị gia tăng và tăng trưởng bền vững”.
Ưu tiên phân bổ nguồn lực cho kết cấu hạ tầng trọng điểm, có tính lan tỏa

Ưu tiên phân bổ nguồn lực cho kết cấu hạ tầng trọng điểm, có tính lan tỏa

Sáng 21/1, trong phiên thảo luận ở hội trường về các Văn kiện Đại hội XIV của Đảng, Ủy viên Trung ương Đảng, Bí thư Đảng ủy, Bộ trưởng Xây dựng Trần Hồng Minh tham luận về đột phá phát triển kết cấu hạ tầng trong kỷ nguyên mới.
Thực hiện chiến lược đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới trong kỷ nguyên phát triển thịnh vượng và hùng cường

Thực hiện chiến lược đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới trong kỷ nguyên phát triển thịnh vượng và hùng cường

Khẳng định việc xác định đối ngoại hội nhập quốc tế là trọng yếu, thường xuyên xuất phát từ yêu cầu khách quan trước những biến động sâu sắc, phức tạp và khó lường của môi trường quốc tế, đồng chí Nguyễn Mạnh Cường, Thứ trưởng Ngoại giao nhấn mạnh, đây cũng là bước phát triển quan trọng về tư duy, theo đó đối ngoại hội nhập quốc tế trở thành một phương thức quan trọng, một công việc thường xuyên liên tục trong xây dựng và bảo vệ Tổ quốc.
Thị trường chứng khoán ngày 21/1: Nhóm dầu khí ngược dòng, VN Index rút chân phút chót

Thị trường chứng khoán ngày 21/1: Nhóm dầu khí ngược dòng, VN Index rút chân phút chót

Thị trường chịu áp lực bán mạnh trong phần lớn thời gian giao dịch do ảnh hưởng tiêu cực từ thị trường thế giới. Dù lực cầu xuất hiện giúp VN Index rút chân về cuối phiên, trong đó nhóm Dầu khí tăng tốt, chỉ số vẫn đóng cửa trong trạng thái giảm điểm với độ rộng bị sắc đỏ lấn át.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/1/2026: Tuổi Thìn mất phương hướng, tuổi Hợi gặt hái thành công

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/1/2026: Tuổi Thìn mất phương hướng, tuổi Hợi gặt hái thành công

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 22/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tư duy chiến lược mới trong Báo cáo do Tổng Bí thư Tô Lâm trình Đại hội XIV của Đảng

Tư duy chiến lược mới trong Báo cáo do Tổng Bí thư Tô Lâm trình Đại hội XIV của Đảng

Báo cáo do Tổng Bí thư Tô Lâm trình Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng mang nhiều dấu ấn đặc biệt, trong đó đáng chú ý nhất là dấu ấn của một tư duy chiến lược mới, không chỉ nhằm dẫn dắt nhiệm kỳ 2026–2030, mà còn định hình con đường phát triển của đất nước trong một giai đoạn dài hạn hơn - giai đoạn mà Việt Nam đang cháy bỏng khát vọng phát triển mạnh mẽ và bền vững hơn.
Đại hội XIV của Đảng: Xây dựng Chính phủ kiến tạo phát triển, hành động quyết liệt

Đại hội XIV của Đảng: Xây dựng Chính phủ kiến tạo phát triển, hành động quyết liệt

Sáng 21/1, tham luận tại Đại hội XIV với chủ đề: “Xây dựng Chính phủ kiến tạo phát triển, liêm chính, hành động quyết liệt, phục vụ Nhân dân”, Ủy viên Trung ương Đảng, Ủy viên Ban Thường vụ Đảng ủy, Phó Thủ tướng Chính phủ Phạm Thị Thanh Trà nhấn mạnh, nhiệm kỳ 2021-2025 là một nhiệm kỳ đặc biệt khó khăn, chưa từng có tiền lệ.
song-gia-tri