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
Trình diễn công nghệ

Trình diễn công nghệ 'xem được, chạm được, kiểm chứng được' tại Make in Vietnam 2025

Trong khuôn khổ Diễn đàn Make in Vietnam 2025 do Bộ KH&CN tổ chức chiều 30/12 tại Trung tâm Hội nghị VinPalace Cổ Loa (xã Đông Anh, TP. Hà Nội) đã diễn ra hoạt động trình diễn công nghệ theo các kịch bản thực tế.
Doanh nghiệp công nghệ Việt sáng tạo và làm chủ công nghệ lõi, khẳng định vị thế trên trường quốc tế

Doanh nghiệp công nghệ Việt sáng tạo và làm chủ công nghệ lõi, khẳng định vị thế trên trường quốc tế

Chiều 30/12, Diễn đàn quốc gia về phát triển doanh nghiệp công nghệ số Việt Nam 2025 (Make in Vietnam 2025) do Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) tổ chức, đã diễn ra thành công.
Nhận định phiên giao dịch ngày 31/12: Duy trì tỷ trọng đối với những mã đang khả dụng

Nhận định phiên giao dịch ngày 31/12: Duy trì tỷ trọng đối với những mã đang khả dụng

Phiên giao dịch ngày 30/12 khép lại với diễn biến tích cực khi VN-Index duy trì đà tăng và dòng tiền có dấu hiệu lan tỏa, cho thấy tâm lý nhà đầu tư dần ổn định. Trong bối cảnh thị trường bước vào giai đoạn giằng co, tích lũy, giới phân tích khuyến nghị nhà đầu tư duy trì tỷ trọng hợp lý ở những mã đang trong xu hướng hồi phục và thu hút dòng tiền.
Nâng cao năng lực cho các tổ chức nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ công lập

Nâng cao năng lực cho các tổ chức nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ công lập

Phó Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Chí Dũng ký Quyết định số 2813/QĐ-TTg phê duyệt Chương trình nâng cao năng lực cho các tổ chức nghiên cứu khoa học, tổ chức nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ công lập giai đoạn 2025-2030 (Chương trình).
Hỗ trợ phụ nữ yếu thế trong thúc đẩy phát triển nông nghiệp xanh

Hỗ trợ phụ nữ yếu thế trong thúc đẩy phát triển nông nghiệp xanh

Việc hỗ trợ giúp nâng cao nhận thức và tiềm lực kinh tế cho phụ nữ vùng sâu, vùng xa, vùng kinh tế đặc biệt khó khăn, kiến tạo sự bình đẳng giới bền vững trong cộng đồng. Đây là vấn đề đang được nhiều tổ chức, đơn vị trong và ngoài nước hướng tới.
Bộ Khoa học và Công nghệ ghi nhận kết quả triển khai 5G quy mô lớn của Viettel

Bộ Khoa học và Công nghệ ghi nhận kết quả triển khai 5G quy mô lớn của Viettel

Trong chưa đầy 10 tháng, Viettel đã triển khai hơn 20.700 trạm vô tuyến 5G trên toàn quốc, trong đó có hơn 2.000 trạm “Make in Vietnam”, hoàn thành các chỉ tiêu được giao sớm gần ba tuần và được Bộ Khoa học và Công nghệ ghi nhận kết quả.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/12/2025: Tuổi Thân khó tránh rắc rối, tuổi Sửu năng lượng tràn đầy

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/12/2025: Tuổi Thân khó tránh rắc rối, tuổi Sửu năng lượng tràn đầy

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 31/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Ấn bản đặc biệt “Kim Vân Kiều”: Hội tụ ba di sản lớn của văn hóa Việt

Ấn bản đặc biệt “Kim Vân Kiều”: Hội tụ ba di sản lớn của văn hóa Việt

Nhân kỷ niệm 260 năm ngày sinh Đại thi hào Nguyễn Du, Danh nhân văn hóa thế giới, Nhã Nam ra mắt ấn bản đặc biệt Kim Vân Kiều, lần đầu công bố bộ tranh Kiều chưa từng xuất bản của danh họa Nguyễn Tư Nghiêm, đánh dấu sự hội tụ hiếm có của di sản văn chương, quốc ngữ và hội họa Việt Nam.
Thị trường chứng khoán ngày 30/12: Bluechip dẫn dắt, VN-Index tăng hơn 12 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 30/12: Bluechip dẫn dắt, VN-Index tăng hơn 12 điểm

Phiên giao dịch ngày 30/12 khép lại với sắc xanh chiếm ưu thế trên thị trường chứng khoán Việt Nam, khi nhóm cổ phiếu bluechip tiếp tục đóng vai trò dẫn dắt, giúp VN-Index duy trì đà tăng tích cực. Đáng chú ý, cổ phiếu DGC có phiên hồi phục mạnh sau giai đoạn điều chỉnh kéo dài gần hai tuần.
Bảo mật đang trở thành cuộc chiến của trí tuệ nhân tạo?

Bảo mật đang trở thành cuộc chiến của trí tuệ nhân tạo?

Từ chiến trường đến trung tâm dữ liệu, trí tuệ nhân tạo (AI) có thể trở thành yếu tố chi phối quyết định kết quả của bất kỳ cuộc xung đột nào. Với những điểm tương đồng với việc khai thác năng lượng phân hạch hạt nhân vào những năm 1940, AI dường như đang đạt đến điểm bùng phát, làm thay đổi mạnh mẽ bản chất của xung đột và có khả năng làm thay đổi cán cân giữa bên tấn công và bên phòng thủ.
song-gia-tri