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
mca
Tin bài khác
Minh Đức Group, OVM và UTC hợp tác đẩy mạnh đào tạo nhân lực chất lượng cao

Minh Đức Group, OVM và UTC hợp tác đẩy mạnh đào tạo nhân lực chất lượng cao

Chiều 15/11, trong khuôn khổ Kỷ niệm 80 năm ngày truyền thống trường, Trường Đại học Giao thông Vận tải (UTC) đã tổ chức Lễ ký kết Biên bản ghi nhớ hợp tác ba bên giữa Tập đoàn Xây dựng Minh Đức (Minh Đức Group), Tập đoàn OVM và nhà trường. Sự kiện mở ra hướng hợp tác toàn diện trong nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao.
Kỷ niệm 80 năm ngày truyền thống, Trường Đại học Giao thông vận tải nhận Huân chương Lao động hạng Nhất

Kỷ niệm 80 năm ngày truyền thống, Trường Đại học Giao thông vận tải nhận Huân chương Lao động hạng Nhất

Ngày 15/11, Trường Đại học Giao thông vận tải (UTC) tổ chức Lễ kỷ niệm 80 năm ngày truyền thống (15/11/1945-15/11/2025) và đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhất. Đây là sự ghi nhận xứng đáng cho chặng đường 80 năm cống hiến bền bỉ của nhà trường.
VAA và đoàn doanh nghiệp Nga kết nối giao thương trong lĩnh vực KH, CN và chuyển đổi số

VAA và đoàn doanh nghiệp Nga kết nối giao thương trong lĩnh vực KH, CN và chuyển đổi số

Chiều 13/11, trong khuôn khổ sôi động của Tuần lễ Công nghiệp & Công nghệ Việt Nam 2025 (VITW 2025), diễn ra từ ngày 12 - 15/11 tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (VEC), đã diễn ra Diễn đàn giao thương Việt - Nga, với sự tham gia của các lãnh đạo Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA), đại diện các doanh nghiệp Nga, các tổ chức, doanh nghiệp liên kết giao thương giữa hai nước và du khách tham quan triển lãm.
Hội Tự động hóa Việt Nam triển khai đề án phát triển hệ sinh thái doanh nghiệp VAA

Hội Tự động hóa Việt Nam triển khai đề án phát triển hệ sinh thái doanh nghiệp VAA

Hội Tự động hoá Việt Nam vừa tổ chức Tọa đàm nhằm hoàn thiện đề án xây dựng hệ sinh thái doanh nghiệp tự động hoá, quy tụ sự tham gia của nhiều chuyên gia và doanh nghiệp trong ngành. Các ý kiến tại buổi làm việc thống nhất rằng VAA cần tận dụng tốt hơn những thế mạnh hiện có để tạo ra sức lan toả lớn hơn cho cộng đồng doanh nghiệp tự động hoá.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Techcombank khẳng định vị thế thương hiệu Việt

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Techcombank khẳng định vị thế thương hiệu Việt

Tuần qua, 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: Vietcombank đạt hơn 33.000 tỷ lợi nhuận, HDBank kỳ vọng vượt kế hoạch lợi nhuận 2025, Techcombank khẳng định vị thế thương hiệu Việt...
Tăng tốc hiệu quả với AI trong sản xuất

Tăng tốc hiệu quả với AI trong sản xuất

Từ cuối năm 2022, trí tuệ nhân tạo (AI) đã trở thành chủ đề nóng trong mọi chiến lược chuyển đổi số. Hầu hết các nhà lãnh đạo doanh nghiệp đều coi AI là chìa khóa của tăng trưởng, nhưng trong thực tế sản xuất, lời hứa đó vẫn chưa chuyển hóa thành kết quả cụ thể.
Thị trường chứng khoán ngày 14/11: VN-Index tăng nhẹ, thanh khoản suy giảm

Thị trường chứng khoán ngày 14/11: VN-Index tăng nhẹ, thanh khoản suy giảm

Thị trường chứng khoán phiên 14/11 duy trì đà tăng nhẹ khi lực cung được tiết giảm, dù thanh khoản trên HoSE tiếp tục suy yếu. Giá trị khớp lệnh chỉ còn 18.158 tỷ đồng, giảm hơn 8% so với phiên trước (không tính thỏa thuận).
Doanh nghiệp Việt Nam hợp tác cùng iSpring Group FZCO (UAE) triển khai hệ sinh thái đào tạo thông minh

Doanh nghiệp Việt Nam hợp tác cùng iSpring Group FZCO (UAE) triển khai hệ sinh thái đào tạo thông minh

Lễ ký kết thỏa thuận hợp tác giữa iSpring Group FZCO và Công ty CP Đào tạo và Cung ứng Nguồn lực Công nghiệp diễn ra ngày 13/11 tại Hà Nội, đánh dấu bước tiến mới trong việc đưa các giải pháp quản lý đào tạo trực tuyến và đánh giá năng lực nhân sự quốc tế vào thị trường Việt Nam.
Tạp chí Tự động hóa Ngày nay nhận giải C - Giải Báo chí tuyên truyền sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năm 2025

Tạp chí Tự động hóa Ngày nay nhận giải C - Giải Báo chí tuyên truyền sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năm 2025

Với chuyên đề “ISO 50001: Từ nhận thức đến hành động”, các tác giả Trà Giang, Phạm Tuấn Anh, Nguyễn Tiến Dũng và Nguyễn Thị Hương Duyên thuộc Tạp chí Tự động hóa Ngày nay đã thực hiện loạt bài viết và được Ban tổ chức trao Giải C - Giải Báo chí tuyên truyền sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năm 2025.
40 tác phẩm được trao Giải thưởng Báo chí tuyên truyền sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năm 2025

40 tác phẩm được trao Giải thưởng Báo chí tuyên truyền sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năm 2025

Chiều ngày 14/11, tại Hà Nội, Bộ Công Thương phối hợp với Hội Nhà báo Việt Nam tổ chức Lễ trao “Giải thưởng Báo chí tuyên truyền về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năm 2025”.