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
Tin bài khác
Khởi động Cuộc thi Hackathon quốc tế về tính toán lượng tử

Khởi động Cuộc thi Hackathon quốc tế về tính toán lượng tử

Cuộc thi Hackathon Quốc tế về Tính toán Lượng tử (QC4SG 2026) chính thức khởi động ngày 10/2, mở ra sân chơi công nghệ quy mô quốc tế, đồng thời thể hiện quyết tâm của Việt Nam trong việc tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị công nghệ lượng tử toàn cầu và phát triển hệ sinh thái deep tech trong nước.
Nhận định phiên giao dịch ngày 12/2: Mở vị thế mua khi thị trường chung có nhịp điều chỉnh

Nhận định phiên giao dịch ngày 12/2: Mở vị thế mua khi thị trường chung có nhịp điều chỉnh

Sau phiên tăng mạnh nhất trong vòng một tháng, thị trường được đánh giá đã xác lập vùng đáy ngắn hạn quanh 1.740 điểm. Tuy nhiên, trong bối cảnh thanh khoản chưa thực sự bùng nổ và khả năng rung lắc vẫn hiện hữu, nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên mở vị thế mua khi chỉ số có nhịp điều chỉnh để đảm bảo điểm vào an toàn hơn.
Chia sẻ công suất cho các bộ nghịch lưu mắc song song điều khiển bởi bộ dao động ảo Andronov-Hopf

Chia sẻ công suất cho các bộ nghịch lưu mắc song song điều khiển bởi bộ dao động ảo Andronov-Hopf

Bài báo đề xuất cấu trúc điều khiển phân tán cho hai bộ nghịch lưu nguồn áp một pha hoạt động song song trong microgrid độc lập, không yêu cầu truyền thông.
Các trường đại học muốn mở rộng quy mô tuyển sinh phải tăng tỷ lệ giảng viên trình độ Tiến sĩ

Các trường đại học muốn mở rộng quy mô tuyển sinh phải tăng tỷ lệ giảng viên trình độ Tiến sĩ

Bộ GDĐT vừa có dự thảo quy định mới về tuyển sinh lấy giảng viên trình độ tiến sĩ làm mốc chuẩn; bổ sung ràng buộc về tỷ lệ việc làm sau tốt nghiệp và diện tích sàn đào tạo. Theo dự thảo, có thể nhiều trường đại học có thể buộc phải thu hẹp quy mô tuyển sinh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/2/2026: Tuổi Tý một ngày dư dả, tuổi Dần gặp khó khăn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/2/2026: Tuổi Tý một ngày dư dả, tuổi Dần gặp khó khăn

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 12/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 11/2: VN Index bật tăng gần 43 điểm, sắc xanh lan tỏa toàn thị trường

Thị trường chứng khoán ngày 11/2: VN Index bật tăng gần 43 điểm, sắc xanh lan tỏa toàn thị trường

Sau chuỗi điều chỉnh kéo dài từ vùng 1.900 điểm, thị trường đã có một phiên hồi phục rất mạnh. VN Index đóng cửa gần mức cao nhất phiên, dòng tiền cải thiện rõ rệt và khối ngoại mua ròng gần 2,1 nghìn tỷ đồng, tạo điểm tựa tâm lý đáng kể cho nhà đầu tư.
Nghiên cứu điều khiển nghịch lưu hình T cải tiến sử dụng van RB-IGBT giả lập đặc tính máy phát điện đồng bộ

Nghiên cứu điều khiển nghịch lưu hình T cải tiến sử dụng van RB-IGBT giả lập đặc tính máy phát điện đồng bộ

Bài báo đề xuất một mô hình điều khiển cho bộ nghịch lưu hình T cải tiến sử dụng van RB-IGBT giả lập đặc tính vận hành của máy phát điện đồng bộ (VSG-T).
Cùng THE FIFTH WISH “Thắp Nụ Cười Xuân” tới các em nhỏ điểm Trường Làng Nủ

Cùng THE FIFTH WISH “Thắp Nụ Cười Xuân” tới các em nhỏ điểm Trường Làng Nủ

Mỗi độ Xuân về, khi niềm vui đoàn viên lan tỏa khắp mọi nẻo đường, vẫn còn đó những ánh mắt trẻ thơ thiếu vắng vòng tay cha mẹ, lặng lẽ đón Tết trong những hoàn cảnh nhiều thiệt thòi. Thấu hiểu và sẻ chia với những mảnh đời kém may mắn ấy, chương trình “Thắp Nụ Cười Xuân” thuộc dự án THE FIFTH WISH - Điều Ước Thứ Năm đã được triển khai như một lời nhắn nhủ đầy yêu thương: “Xuân không chỉ là thời khắc của đất trời, mà còn là mùa của hy vọng và niềm tin”.
Tạp chí MCA thông báo về việc chuyển tên gọi chính bằng Tiếng Anh từ năm 2026

Tạp chí MCA thông báo về việc chuyển tên gọi chính bằng Tiếng Anh từ năm 2026

Theo Giấy phép sửa đổi bổ sung số 158/GP-BVHTTDL được Bộ Văn hóa Thể thao và Du lịch thông qua ngày 10/11/2025, kể từ số 30, quyển 1 năm 2026, Kỳ Tạp chí Đo lường, Điều khiển và Tự động hóa sẽ được chuyển tên gọi chính bằng tiếng Anh: Journal of Measurement, Control and Automation (MCA).
Yokogawa bắt tay ANYbotics phát triển giải pháp robot kiểm tra công nghiệp

Yokogawa bắt tay ANYbotics phát triển giải pháp robot kiểm tra công nghiệp

Thông qua thỏa thuận hợp tác mới, Yokogawa và ANYbotics sẽ tích hợp phần mềm quản lý robot OpreX với nền tảng robot ANYmal, trong đó có robot chống cháy nổ ANYmal X, nhằm nâng cao an toàn, hiệu quả và thúc đẩy số hóa công tác kiểm tra tại các cơ sở công nghiệp.
song-gia-tri