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
Những bước chuyển lớn của ngành Công nghệ bán dẫn

Những bước chuyển lớn của ngành Công nghệ bán dẫn

Mùa tuyển sinh đại học năm học 2026 - 2027 chứng kiến sự bùng nổ mạnh mẽ của ngành Công nghệ bán dẫn với những quy định mới khắt khe về đầu vào, điểm chuẩn chạm đỉnh và các chính sách an sinh đột phá từ Chính phủ.
Trí tuệ nhân tạo trở thành động lực tăng trưởng chính cho thị giác máy tính

Trí tuệ nhân tạo trở thành động lực tăng trưởng chính cho thị giác máy tính

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang nhanh chóng trở thành động lực quan trọng thúc đẩy thị trường thị giác máy tính, không chỉ nhờ khả năng nâng cao độ chính xác kiểm tra mà còn bởi nó đang thay đổi cách các hệ thống được phát triển, triển khai và vận hành.
Công nghiệp hỗ trợ trước yêu cầu mới: Không chỉ cần chính sách, doanh nghiệp phải cùng nâng cấp

Công nghiệp hỗ trợ trước yêu cầu mới: Không chỉ cần chính sách, doanh nghiệp phải cùng nâng cấp

Nghị quyết 57-NQ/TW đang mở ra kỳ vọng mới cho doanh nghiệp khoa học, công nghệ và công nghiệp hỗ trợ, từ phát triển sản phẩm công nghệ cao, thử nghiệm công nghệ đến mở rộng thị trường.
Nhận định phiên giao dịch ngày 20/8: Duy trì tỷ trọng danh mục ở mức trung bình

Nhận định phiên giao dịch ngày 20/8: Duy trì tỷ trọng danh mục ở mức trung bình

Thị trường chứng khoán phiên 19/8 tiếp tục giằng co với áp lực bán gia tăng, đặc biệt tại nhóm bất động sản và các cổ phiếu vốn hóa lớn. Trong bối cảnh xu hướng ngắn hạn chưa rõ ràng, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư duy trì tỷ trọng danh mục ở mức trung bình và hạn chế gia tăng vị thế khi tín hiệu xác nhận xu hướng chưa xuất hiện.
Quản lý tài sản mã hóa trong kỷ nguyên kinh tế số và một số định hướng chính sách tại Việt Nam

Quản lý tài sản mã hóa trong kỷ nguyên kinh tế số và một số định hướng chính sách tại Việt Nam

Trong kỷ nguyên kinh tế số, sự bùng nổ của công nghệ sổ cái phân tán (DLT) đã hình thành nên một loại tài sản mới: tài sản mã hóa (Crypto Assets).
AI bước sang chương mới, hơn 1.000 lãnh đạo cùng tìm lời giải

AI bước sang chương mới, hơn 1.000 lãnh đạo cùng tìm lời giải

Sau nhiều năm tập trung vào tiềm năng của trí tuệ nhân tạo (AI), câu hỏi mà doanh nghiệp đang quan tâm không còn là “AI có thể làm gì?” mà là “Làm thế nào để triển khai AI hiệu quả và tạo ra giá trị thực?”
Omoda & Jaecoo Tân Phú chính thức khai trương đại lý 3S tại TP.Hồ Chí Minh

Omoda & Jaecoo Tân Phú chính thức khai trương đại lý 3S tại TP.Hồ Chí Minh

Nhằm tiếp tục mở rộng mạng lưới phân phối tại những thị trường ô tô năng động nhất cả nước, sáng ngày 19/8/2026, tại 38 Chế Lan Viên, phường Tây Thạnh, TP.Hồ Chí Minh, Omoda & Jaecoo Việt Nam đã chính thức khai trương đưa vào hoạt động đại lý phân phối Omoda & Jaecoo Tân Phú.
Thị trường chứng khoán ngày 19/8: 220 mã giảm giá, VN Index tiếp tục trạng thái giằng co

Thị trường chứng khoán ngày 19/8: 220 mã giảm giá, VN Index tiếp tục trạng thái giằng co

VN Index chỉ mất hơn 5 điểm nhưng phía sau đó là 220 cổ phiếu giảm giá và một phiên bán ròng mạnh của khối ngoại. Khi thanh khoản tiếp tục ở mức thấp, thị trường đang bước vào giai đoạn thử thách sự kiên nhẫn của nhà đầu tư.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/8/2026: Tuổi Ngọ vận trình khởi sắc, tuổi Thân cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/8/2026: Tuổi Ngọ vận trình khởi sắc, tuổi Thân cần thận trọng

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 20/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
CHINT giới thiệu hệ sinh thái giải pháp lưới điện thông minh, mở rộng hợp tác kỹ thuật với EVNNPC

CHINT giới thiệu hệ sinh thái giải pháp lưới điện thông minh, mở rộng hợp tác kỹ thuật với EVNNPC

Từ thiết bị điện thông minh đến nền tảng số hóa vận hành, CHINT đang phát triển một hệ sinh thái giải pháp hướng tới tự động hóa, kết nối dữ liệu và nâng cao khả năng giám sát, điều khiển lưới điện. Đây cũng là những nội dung trọng tâm được CHINT giới thiệu tại Hội thảo kỹ thuật “Giải pháp lưới điện thông minh của CHINT” được tổ chức mới đây cùng Tổng Công ty Điện lực miền Bắc (EVNNPC).