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
nam-moi
Tin bài khác
[E-Magazine] QR Code - Bản hòa tấu diệu kỳ của trí tuệ và công nghệ

[E-Magazine] QR Code - Bản hòa tấu diệu kỳ của trí tuệ và công nghệ

Trong kỷ nguyên số, một hình vuông nhỏ bé nhưng kỳ diệu đang lặng lẽ kết nối con người với thế giới, đó là QR code (mã phản hồi nhanh). Không chỉ là dấu ấn tiện ích, nó là minh chứng sống động cho sự giao thoa giữa trí tuệ nhân loại, thuật toán tinh vi và phần mềm hiện đại. Từ dây chuyền sản xuất ô tô Nhật Bản đến chiếc điện thoại trên tay mỗi người, QR code mở ra một bản giao hưởng nơi công nghệ trở thành ngôn ngữ phổ quát, nơi mỗi cú quét là một hành trình khám phá, vừa an toàn, vừa thi vị.
NMLD Dung Quất chạy vượt công suất 125%, bảo đảm nguồn xăng dầu Tết

NMLD Dung Quất chạy vượt công suất 125%, bảo đảm nguồn xăng dầu Tết

Trước dự báo nhu cầu xăng dầu tăng mạnh trong dịp Tết Nguyên đán Bính Ngọ 2026, Công ty cổ phần Lọc hóa dầu Bình Sơn (BSR) - đơn vị thành viên của Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam đã chủ động xây dựng các kịch bản vận hành linh hoạt, duy trì sản xuất an toàn, liên tục tại Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, nhằm bảo đảm nguồn cung ổn định cho thị trường trong nước.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Ngân hàng nghỉ Tết - Khách hàng cần chủ động giao dịch, tránh gián đoạn

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Ngân hàng nghỉ Tết - Khách hàng cần chủ động giao dịch, tránh gián đoạn

Tuần qua, đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm tăng cường “hàng rào số” bảo vệ khách hàng giao dịch mùa Tết: Vietcombank, BIDV, Agribank, TPBank... nghỉ Tết, ngân hàng số và chuyển khoản nhanh 24/7 vẫn hoạt động nhưng chuyển khoản liên ngân hàng thường sẽ xử lý sau Tết.
Kiến trúc Station SCADA trong hệ thống Metro hiện đại và khả năng tích hợp theo mô hình mở

Kiến trúc Station SCADA trong hệ thống Metro hiện đại và khả năng tích hợp theo mô hình mở

Trong Metro hiện đại, SCADA không còn giới hạn ở giám sát điện hay một nhóm thiết bị phụ trợ riêng lẻ. Thay vào đó, SCADA đóng vai trò nền tảng tích hợp dữ liệu đa hệ, bảo đảm phối hợp vận hành đồng bộ giữa năng lượng, cơ điện, an toàn, thông tin hành khách và các phân hệ đường sắt liên quan.
Điều còn lại sau mái chùa

Điều còn lại sau mái chùa

Phật giáo Việt Nam đang đứng trước một nghịch lý của thời đại. Chùa chiền ngày càng lớn, nhưng câu hỏi về di sản đích thực của đạo Phật lại ngày càng trở nên cấp thiết. Điều gì sẽ còn lại sau hình tướng, những công trình vật chất, hay khả năng khai mở tỉnh thức nơi con người?
Xây dựng văn hóa “an toàn là trên hết” trong kỷ nguyên robot tự động

Xây dựng văn hóa “an toàn là trên hết” trong kỷ nguyên robot tự động

Trong lĩnh vực sản xuất hiện đại, khái niệm an toàn không còn giới hạn ở các biện pháp truyền thống như trang bị bảo hộ cá nhân, che chắn máy móc hay quy trình khóa, ghi nhãn. Khi các nhà máy và kho hàng ngày càng tự động hóa, an toàn được định nghĩa rộng hơn: đó là cách các hệ thống được thiết kế, tích hợp và vận hành sao cho con người và robot có thể làm việc hài hòa, hiệu quả và bền vững.
EVN bảo đảm vận hành an toàn, ổn định hệ thống điện quốc gia dịp Tết Bính Ngọ 2026

EVN bảo đảm vận hành an toàn, ổn định hệ thống điện quốc gia dịp Tết Bính Ngọ 2026

Để phục vụ nhu cầu sản xuất, tiêu dùng và sinh hoạt của người dân trong dịp Tết Nguyên đán Bính Ngọ 2026, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã xây dựng và triển khai đồng bộ các phương án cung ứng điện an toàn, ổn định; không thực hiện cắt điện từ 27 Tết đến hết mùng 6 Tết, trừ trường hợp xử lý sự cố bắt buộc.
Rực rỡ Chợ hoa Xuân Phố cổ Hà Nội cận Tết Bính Ngọ 2026

Rực rỡ Chợ hoa Xuân Phố cổ Hà Nội cận Tết Bính Ngọ 2026

Những ngày cận Tết Nguyên đán Bính Ngọ 2026, khu phố cổ Hà Nội khoác lên mình diện mạo rực rỡ, nhộn nhịp với Chợ hoa Xuân Phố cổ trải dài trên nhiều tuyến phố trung tâm. Không chỉ là nơi mua sắm hoa, cây cảnh, phiên chợ truyền thống còn trở thành điểm hẹn văn hóa, thu hút đông đảo người dân và du khách đến tham quan, trải nghiệm không khí Tết cổ truyền.
Vượt đại dương mang sách đến với các bạn Cuba

Vượt đại dương mang sách đến với các bạn Cuba

Chiều ngày 12/2/2026 (tức đêm 13/2 theo giờ Hà Nội), Đoàn công tác của Cục Xuất bản, In và Phát hành sách, Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch cùng đại diện Ban Chấp hành Hội Nhà văn Việt Nam đã tới thăm và làm việc tại trụ sở Hội Liên hiệp nhà văn và nghệ sĩ Cuba (UNEAC) tại thủ đô La Havana.
Tăng cường phục hồi dữ liệu trước thời tiết cực đoan

Tăng cường phục hồi dữ liệu trước thời tiết cực đoan

Thời tiết cực đoan không còn là rủi ro hiếm gặp mà đã trở thành biến số thường trực trong chiến lược vận hành doanh nghiệp. Từ bão tuyết, lũ lụt đến mất điện diện rộng, các sự kiện khí hậu ngày càng bộc lộ điểm yếu của hạ tầng CNTT hiện đại. Trong môi trường sản xuất nơi dữ liệu vận hành, SCADA, ERP và hệ thống điều khiển phụ thuộc mạnh vào đám mây khả năng sao lưu và phục hồi không thể chỉ dừng ở “cam kết SLA 99,999%”.
song-gia-tri