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
tan-hoang-minh
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/9/2026: Tuổi Mão vận trình khởi sắc, tuổi Thìn nên thận trọng tiền bạc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/9/2026: Tuổi Mão vận trình khởi sắc, tuổi Thìn nên thận trọng tiền bạc

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 29/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Thị trường chứng khoán ngày 28/9: Nhóm chứng khoán lao dốc, cổ phiếu dầu khí giúp VN Index rút chân

Thị trường chứng khoán ngày 28/9: Nhóm chứng khoán lao dốc, cổ phiếu dầu khí giúp VN Index rút chân

Có thời điểm VN Index mất hơn 22 điểm và rơi xuống dưới mốc 1.770, nhưng cú tăng tốc của nhóm dầu khí đã kéo chỉ số trở lại ngoạn mục. Dù vậy, hơn 220 cổ phiếu vẫn giảm giá, cho thấy lực bán chưa thực sự qua đi.
[E-Magazine] Smart Home - Ngôi nhà biết tính toán & hành động

[E-Magazine] Smart Home - Ngôi nhà biết tính toán & hành động

Một chiếc công tắc bật bằng giọng nói chưa làm nên ngôi nhà thông minh. Một căn hộ đầy camera, cảm biến và ứng dụng cũng chưa chắc đã “biết nghĩ”. Smart Home Việt Nam đang đi qua giai đoạn phô diễn tiện nghi để bước vào cuộc cạnh tranh khó hơn. Ở đó thiết bị phải hiểu nhau, hệ thống phải hiểu hoàn cảnh và đồng tiền bỏ ra phải đổi được thành an toàn, tiện ích và hiệu quả thực sự.
Nhận định phiên giao dịch ngày 28/9: Siết chặt quản trị rủi ro cho danh mục

Nhận định phiên giao dịch ngày 28/9: Siết chặt quản trị rủi ro cho danh mục

Sau tuần giao dịch biến động mạnh, VN-Index được đánh giá vẫn đang duy trì vùng hỗ trợ kỹ thuật quan trọng, song áp lực phân hóa và thanh khoản suy giảm cho thấy tâm lý nhà đầu tư còn thận trọng. Trong bối cảnh này, việc siết chặt quản trị rủi ro, đặc biệt tại những nhóm cổ phiếu chịu áp lực bán, được đặt lên hàng đầu.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/9/2026: Tuổi Thìn tài lộc khởi sắc, tuổi Dậu nên thận trọng quyết định

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/9/2026: Tuổi Thìn tài lộc khởi sắc, tuổi Dậu nên thận trọng quyết định

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 28/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
MIS Future Challenge 2026: Khi học sinh được đặt vào vị trí người kiến tạo tương lai

MIS Future Challenge 2026: Khi học sinh được đặt vào vị trí người kiến tạo tương lai

Sáng 26/9, Trường Tiểu học, THCS & THPT Đa Trí Tuệ (MIS) tổ chức lễ công bố cuộc thi MIS Future Challenge 2026 với chủ đề “Kiến tạo tương lai”, mở rộng sân chơi dành cho học sinh từ tiểu học đến THPT trong và ngoài nhà trường.
Học viện Báo chí và Tuyên truyền công bố Quyết định thành lập Phân hiệu thành phố Huế

Học viện Báo chí và Tuyên truyền công bố Quyết định thành lập Phân hiệu thành phố Huế

Sáng ngày 26/9/2026, Học viện Báo chí và Tuyên truyền tổ chức Lễ công bố Quyết định thành lập Phân hiệu Học viện Báo chí và Tuyên truyền tại thành phố Huế. Buổi Lễ có sự tham dự trực tiếp của lãnh đạo các cơ quan Đảng, Nhà nước, lãnh đạo Học viện, cán bộ, giảng viên và người học tại Học viện Báo chí và Tuyên truyền; đồng thời được kết nối trực tuyến với cán bộ, giảng viên và người học của Phân hiệu Học viện tại thành phố Huế.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank chuyển sang mô hình tăng trưởng đa động lực

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank chuyển sang mô hình tăng trưởng đa động lực

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Sacombank Visa trải nghiệm khách hàng tại The Siren World Open 2026; VietinBank dự kiến chào bán 160 triệu trái phiếu; VPBank chuyển sang mô hình tăng trưởng đa động lực...
Dữ liệu - nền móng để xây dựng nhà máy tích hợp số

Dữ liệu - nền móng để xây dựng nhà máy tích hợp số

Chuyển đổi số đang mở ra viễn cảnh về những nhà máy có khả năng kết nối toàn diện, nơi con người và các hệ thống AI có thể truy cập tức thời dữ liệu vận hành, thiết kế, bảo trì và sản xuất. Tuy nhiên, để biến viễn cảnh này thành hiện thực, yếu tố quyết định không chỉ nằm ở công nghệ mà trước hết là khả năng tổ chức, kết nối và khai thác dữ liệu một cách chính xác, có ngữ cảnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/9/2026: Tuổi Hợi vận trình hanh thông, tuổi Sửu nên thận trọng tiền bạc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/9/2026: Tuổi Hợi vận trình hanh thông, tuổi Sửu nên thận trọng tiền bạc

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 27/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.