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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/11/2025: Tuổi Thân kiếm được một khoản tiền, tuổi Tý dễ vướng phải tranh cãi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/11/2025: Tuổi Thân kiếm được một khoản tiền, tuổi Tý dễ vướng phải tranh cãi

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 27/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 26/11: VN Index dễ dàng vượt cản MA50 với lực kéo lan tỏa trên diện rộng

Thị trường chứng khoán ngày 26/11: VN Index dễ dàng vượt cản MA50 với lực kéo lan tỏa trên diện rộng

Lực cầu cuối phiên đã kéo VN Index tăng 20 điểm và vượt kháng cự MA50 sau hai lần thất bại. Với việc dòng tiền hoạt động tích cực và khối ngoại mua ròng trở lại, thị trường cho thấy tín hiệu phục hồi rõ rệt hơn.
Các Giám đốc an ninh thông tin dự đoán gì về năm 2026?

Các Giám đốc an ninh thông tin dự đoán gì về năm 2026?

Trong nỗ lực phát triển nền tảng CISO Collective, Fortinet đã hoàn thành Bản dự báo CISO thường niên đầu tiên, bắt đầu từ năm 2026, trong đó Fortinet đã đưa ra dự đoán các CISO sẽ phải giải quyết trong năm 2026 và những năm tiếp theo.
Triển lãm về Điều khiển, Tự động hóa và Thiết bị Công nghiệp Việt Nam sẽ diễn ra từ ngày 27 - 29 tháng 11 tại SECC, TP. Hồ Chí Minh

Triển lãm về Điều khiển, Tự động hóa và Thiết bị Công nghiệp Việt Nam sẽ diễn ra từ ngày 27 - 29 tháng 11 tại SECC, TP. Hồ Chí Minh

Từ ngày 27 - 29/11/2025 tại SECC, TP. Hồ Chí Minh sẽ diễn ra Triển lãm về Điều khiển, Tự động hóa và Thiết bị Công nghiệp Việt Nam (VECA 2025). Triển lãm do Hội Tự động hóa TP. Hồ Chí Minh (HAuA); Trung tâm Hỗ trợ và Phát triển Doanh nghiệp Tp. HCM (CSED); Công ty CP Hội chợ Triển lãm và Quảng cáo Việt Nam (VIETFAIR) và các đối tác Quốc tế Boyue Expo, Bexco, Eepcindia phối hợp tổ chức.
Nhận định phiên giao dịch ngày 26/11: Chọn lọc cổ phiếu hình thành nền giá vững chắc

Nhận định phiên giao dịch ngày 26/11: Chọn lọc cổ phiếu hình thành nền giá vững chắc

Thị trường chứng khoán đang bước vào giai đoạn vận động thận trọng, khi VN-Index kiểm định vùng hỗ trợ 1.640–1.670 điểm và dòng tiền có xu hướng phân hóa mạnh. Trong bối cảnh nhiều nhóm ngành tiếp tục điều chỉnh, giới phân tích khuyến nghị nhà đầu tư ưu tiên chọn lọc những cổ phiếu đang hình thành nền giá vững chắc, hạn chế mua đuổi để giảm rủi ro trong ngắn hạn.
Fujifilm ra mắt GFX100RF Fragment Edition: Phiên bản giới hạn hợp tác cùng Hiroshi Fujiwara

Fujifilm ra mắt GFX100RF Fragment Edition: Phiên bản giới hạn hợp tác cùng Hiroshi Fujiwara

Một trong những chiếc máy ảnh "độc" nhất năm 2025 vừa lộ diện: Fujifilm kết hợp Fragment Design tạo nên GFX100RF Fragment Edition với lớp vỏ đen gương tinh xảo và màu phim tùy chỉnh dành riêng cho phiên bản này.
Mở rộng hợp tác Việt Nam - WIPO trong giáo dục và đào tạo sở hữu trí tuệ

Mở rộng hợp tác Việt Nam - WIPO trong giáo dục và đào tạo sở hữu trí tuệ

Từ ngày 24-28/11/2025, tại Hà Nội, Cục Sở hữu trí tuệ (SHTT) thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) phối hợp với Học viện Tổ chức SHTT thế giới (WIPO Academy), Cơ quan Sáng chế Nhật Bản và Chương trình Sứ mệnh Đổi mới sáng tạo Atal (Atal Innovation Mission - AIM) của Ấn Độ tổ chức chuỗi sự kiện nhằm thúc đẩy giáo dục sở hữu trí tuệ và đổi mới sáng tạo (ĐMST) cho thế hệ trẻ tại Việt Nam và khu vực ASEAN.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/11/2025: Tuổi Thân tín hiệu tốt, tuổi Dậu nhìn lạc quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/11/2025: Tuổi Thân tín hiệu tốt, tuổi Dậu nhìn lạc quan

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 26/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 25/11: Áp lực bán trên diện rộng, VN Index giảm điểm cuối phiên

Thị trường chứng khoán ngày 25/11: Áp lực bán trên diện rộng, VN Index giảm điểm cuối phiên

Thị trường ghi nhận áp lực bán mạnh trong phiên chiều, khiến VN Index giảm hơn 7 điểm và lùi khỏi vùng MA50. Thanh khoản tăng lên gần 27 nghìn tỷ đồng nhưng chủ yếu đến từ lực bán.
Bộ Khoa học và Công nghệ phát động quyên góp ủng hộ đồng bào miền Trung - Tây Nguyên

Bộ Khoa học và Công nghệ phát động quyên góp ủng hộ đồng bào miền Trung - Tây Nguyên

Hướng về miền Trung và Tây Nguyên đang oằn mình trong đợt mưa lũ lịch sử, Bộ Khoa học và Công nghệ sáng 24/11 phát động quyên góp trong toàn ngành, chung tay cùng cả nước hỗ trợ người dân sớm vượt qua khó khăn.