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
vaa
Tin bài khác
Lai tạo và sàng lọc giống thích ứng với biến đổi khí hậu và môi trường

Lai tạo và sàng lọc giống thích ứng với biến đổi khí hậu và môi trường

Biến đổi khí hậu đang tạo ra những tác động ngày càng rõ nét và phức tạp đối với canh tác nông nghiệp tại Việt Nam. Để thích ứng, lựa chọn giống phù hợp với môi trường và biến đổi khí hậu trở nên quan trọng. Lựa chọn này có sự hỗ trợ đắc lực của công nghệ sinh học.
Nhận định phiên giao dịch ngày 5/1: VN-Index kiểm tra vùng kháng cự, chờ xu hướng mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 5/1: VN-Index kiểm tra vùng kháng cự, chờ xu hướng mới

VN-Index khép lại phiên giao dịch cuối năm 2025 tại mức cao kỷ lục, với sự dẫn dắt mạnh mẽ của nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn, đặc biệt là họ Vingroup. Bước sang phiên giao dịch ngày 5/1, chỉ số được kỳ vọng sẽ tiếp tục kiểm tra vùng kháng cự quan trọng quanh mốc 1.780–1.800 điểm, trong bối cảnh dòng tiền vẫn duy trì tích cực nhưng xu hướng mới chưa thực sự rõ ràng.
Velasea và SORBA.ai kết hợp thúc đẩy trí tuệ nhân tạo trong công nghiệp

Velasea và SORBA.ai kết hợp thúc đẩy trí tuệ nhân tạo trong công nghiệp

Velasea, nhà sản xuất hệ thống OEM và cung cấp nền tảng điện toán công nghiệp, cùng SORBA.ai, công ty phần mềm AI công nghiệp không cần lập trình, đã công bố quan hệ đối tác chiến lược nhằm đơn giản hóa và tăng tốc triển khai AI, máy học và phân tích nâng cao tại biên (edge).
Doanh nghiệp robot và tự động hóa Anh tiến quân" vào Mỹ

Doanh nghiệp robot và tự động hóa Anh tiến quân" vào Mỹ

Loop Technology chuyên về lĩnh vực robot và tự động hóa công nghiệp đang chính thức mở rộng dấu ấn ra thị trường Bắc Mỹ. Doanh nghiệp có trụ sở tại Dorchester (Dorset - Anh), vừa công bố thành lập công ty con tại Seattle bang Washington, đánh dấu bước đi chiến lược nhằm tiếp cận sâu hơn thị trường Mỹ - nơi được xem là trung tâm đổi mới công nghệ hàng đầu thế giới.
[E-Magazine] Đường sắt cao tốc - câu chuyện không chỉ của tốc độ

[E-Magazine] Đường sắt cao tốc - câu chuyện không chỉ của tốc độ

Có những quyết định hạ tầng không sinh ra để trả lời cho một nhiệm kỳ, mà để định hình vài thế hệ. Đường sắt cao tốc, nhìn bề ngoài là câu chuyện của vận tốc, của ray thép và đoàn tàu lướt qua không gian. Nhưng đi sâu hơn, đó là lựa chọn về cấu trúc kinh tế, về năng lực quản trị quốc gia và trên hết, về triết lý an toàn của một xã hội đang bước vào quỹ đạo phát triển mới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/1/2025: Tuổi Tuất cải thiện tài lộc, tuổi Tý suy nghĩ tiêu cực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/1/2025: Tuổi Tuất cải thiện tài lộc, tuổi Tý suy nghĩ tiêu cực

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 5/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Cách mạng kiến trúc từ những công trình in 3D nổi bật năm 2025

Cách mạng kiến trúc từ những công trình in 3D nổi bật năm 2025

Năm 2025 chứng kiến những bước tiến ấn tượng của công nghệ in 3D trong xây dựng, tiêu biểu là nhà ga tàu hỏa đầu tiên tại Nhật Bản, dự án trường học lớn nhất thế giới tại Qatar, các dự án nhà ở thương mại tại Pháp, Singapore, cùng các công trình kiến trúc thử nghiệm đột phá ở nhiều nước trên thế giới. Những công trình này cho thấy ứng dụng in 3D đang mở rộng từ quy mô nhỏ đến các dự án hạ tầng phức tạp, hứa hẹn một tương lai xây dựng nhanh chóng, hiệu quả và bền vững hơn.
Ngành nông nghiệp và môi trường tăng cường nhóm giải pháp duy trì tăng trưởng xanh

Ngành nông nghiệp và môi trường tăng cường nhóm giải pháp duy trì tăng trưởng xanh

Năm 2025, ngành nông nghiệp và môi trường (NN&MT) khép lại trong bối cảnh kinh tế thế giới nhiều biến động, biến đổi khí hậu ngày càng khắc nghiệt, nhưng ngành vẫn giữ vững vai trò trụ đỡ quan trọng của nền kinh tế với đà tăng trưởng ổn định.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/1/2025: Tuổi Dậu khá nóng nảy, tuổi Mùi có cơ hội phát tài

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/1/2025: Tuổi Dậu khá nóng nảy, tuổi Mùi có cơ hội phát tài

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 4/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Ngân hàng Nhà nước chưa cấp phép sản xuất vàng miếng

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Ngân hàng Nhà nước chưa cấp phép sản xuất vàng miếng

Tuần cuối của năm 2025, 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, chiến lược nhân sự như: TPBank ghi nhận đơn từ nhiệm của một thành viên HĐQT; Nhiều ngân hàng đồng loạt thay đổi quy định sử dụng thẻ; Ngân hàng Nhà nước chưa cấp phép sản xuất vàng miếng cho ngân hàng nào...
song-gia-tri