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
ar
Tin bài khác
Trung Quốc thử nghiệm thành công tua-bin gió "bay" công suất megawatt

Trung Quốc thử nghiệm thành công tua-bin gió "bay" công suất megawatt

Một dự án công nghệ độc đáo tại Trung Quốc vừa ghi dấu bước tiến quan trọng khi lần đầu tiên phát triển thành công hệ thống tua-bin điện gió trên không quy mô lớn, mở ra hướng tiếp cận mới trong khai thác năng lượng tái tạo.
An ninh mạng: Bắt đầu từ xây dựng lực lượng chất lượng cao

An ninh mạng: Bắt đầu từ xây dựng lực lượng chất lượng cao

Hiện nay, an ninh mạng không chỉ là vấn đề kỹ thuật mà đã trở thành một "mặt trận" bảo vệ chủ quyền, dữ liệu và hạ tầng của quốc gia. Điều này đòi hỏi phải có một lực lượng an ninh mạng đủ mạnh về số lượng và chất lượng.
Thị trường chứng khoán ngày 31/3: Bảng điện tử phân hóa, cổ phiếu VIC “gánh” chỉ số

Thị trường chứng khoán ngày 31/3: Bảng điện tử phân hóa, cổ phiếu VIC “gánh” chỉ số

Chỉ số giằng co liên tục quanh vùng 1.665-1.675 điểm, tuy nhiên thị trường vẫn kịp bứt lên nhờ cú kéo ấn tượng từ VIC. Trong khi đó, dòng tiền chưa thật sự bùng nổ, nhưng bên mua vẫn giữ thế chủ động ở nhóm cổ phiếu trụ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/4/2026: Tuổi Sửu làm việc vất vả, tuổi Thân tin vui tài lộc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/4/2026: Tuổi Sửu làm việc vất vả, tuổi Thân tin vui tài lộc

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 1/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Nhận định phiên giao dịch ngày 31/3: Giải ngân thăm dò ở những mã hút dòng tiền

Nhận định phiên giao dịch ngày 31/3: Giải ngân thăm dò ở những mã hút dòng tiền

Sau phiên điều chỉnh ngày 30/3 với áp lực bán lan rộng và dòng tiền vẫn thận trọng, thị trường được dự báo sẽ tiếp tục vận động giằng co trong vùng tích lũy. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư có thể cân nhắc giải ngân thăm dò tại những cổ phiếu đang thu hút dòng tiền trong các nhịp rung lắc, đồng thời duy trì tỷ trọng hợp lý để kiểm soát rủi ro.
Bức tranh ransomware toàn cầu 2026: Số vụ tấn công giảm nhưng rủi ro an ninh mạng vẫn gia tăng

Bức tranh ransomware toàn cầu 2026: Số vụ tấn công giảm nhưng rủi ro an ninh mạng vẫn gia tăng

Theo báo cáo mới công bố của NCC Group, thế giới ghi nhận 635 vụ tấn công bằng mã độc tống tiền (ransomware) trong tháng 2 năm 2026. Con số này thấp hơn đáng kể so với mức kỷ lục 1.099 vụ vào tháng 2 năm 2025. Tuy nhiên, sự sụt giảm này chủ yếu phản ánh sự kiện bất thường khi nhóm ransomware Cl0p thực hiện chiến dịch “lập danh sách hàng loạt” trong năm trước, khiến số lượng sự cố được báo cáo tăng đột biến.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/3/2026: Tuổi Dần chật vật, tuổi Mùi vô cùng may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/3/2026: Tuổi Dần chật vật, tuổi Mùi vô cùng may mắn

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 31/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Sẽ ban hành thêm 53 tiêu chuẩn quốc gia cho khoa học công nghệ và chuyển đổi số

Sẽ ban hành thêm 53 tiêu chuẩn quốc gia cho khoa học công nghệ và chuyển đổi số

Trong bối cảnh chuyển đổi số và phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo ngày càng đóng vai trò then chốt, Bộ KH&CN đang đẩy mạnh hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật nhằm tạo nền tảng phục vụ phát triển kinh tế - xã hội.
Productronica Shanghai 2026 tiếp tục khẳng định vai trò là diễn đàn công nghệ quan trọng của khu vực

Productronica Shanghai 2026 tiếp tục khẳng định vai trò là diễn đàn công nghệ quan trọng của khu vực

Triển lãm Productronica Shanghai 2026 - sự kiện hàng đầu châu Á trong lĩnh vực sản xuất điện tử đã được tổ chức từ ngày 25-27/3/2026 tại Shanghai New International Expo Centre. Triển lãm giới thiệu toàn diện chuỗi giá trị từ công nghệ SMT, kiểm định chất lượng, robot công nghiệp đến các giải pháp nhà máy thông minh.
Thị trường chứng khoán ngày 30/3: Phản ứng tốt với thông tin tiêu cực từ bên ngoài

Thị trường chứng khoán ngày 30/3: Phản ứng tốt với thông tin tiêu cực từ bên ngoài

Thị trường lao dốc mạnh ngay đầu phiên vì cú sốc từ bên ngoài, nhưng càng về cuối ngày dòng tiền càng nhập cuộc, kéo VN Index rời xa đáy trong phiên. Dù chưa thể đảo chiều thành công, diễn biến trong ngày vẫn cho thấy sức chống chịu của thị trường đang tốt dần lên.
song-gia-tri