Với sự cải thiện mức độ tự động hóa của các ngành công nghiệp khác nhau, tầm quan trọng của việc kiểm soát tập thể dục ngày càng nổi bật.Để điều khiển động cơ một cách hiệu quả, điều cần thiết là mô tả đầu vào điều khiển của tốc độ và vị trí.Tuy nhiên, có nhiều công nghệ nhận ra cảm biến này và mỗi công nghệ có các đặc điểm và kịch bản ứng dụng khác nhau.

Bài viết này sẽ khác nhau công nghệ cảm biến khác nhau và thảo luận về các lý do để chọn chúng.Sau đó chúng tôi sẽ hiểu một số thiết bị mới nhất trên thị trường.

Ứng dụng cảm biến vị trí

Để cải thiện độ chính xác, cải thiện năng suất và giảm chi phí vận hành, nhiều quy trình cần hoạt động thủ công đã được tự động hóa, điều này đã tăng nhanh các ứng dụng cảm biến vị trí.Trong thực tế, miễn là có một hình thức tập thể dục nhất định, cần có một cảm biến để cung cấp thông tin vị trí cho bộ điều khiển.

Công nghiệp 4.0 đã đạt được nhiều tiến bộ trong lĩnh vực tự động hóa.Công nghệ robot ngày càng trở nên phổ biến hơn và hoạt động "không người lái" đạt được tất cả -weather, và nó sẽ không mệt mỏi hoặc mắc lỗi -Điều này đòi hỏi mỗi trục chuyển động được trang bị cảm biến.Điều tương tự cũng đúng với "robot hợp tác" làm việc với con người trong các nhà máy truyền thống.

Ngày nay, nhiều bộ phận được sản xuất bởi máy công cụ CNC (CNC) sử dụng máy, một số sử dụng máy cắt laser và một số sử dụng máy in 3D.Các máy này đều có các thành phần hoạt động, yêu cầu kiểm soát vị trí chính xác để đáp ứng các mục tiêu chất lượng.Sau khi các bộ phận được xử lý, nó thường được vận chuyển bằng cách xử lý vật liệu tự động hoặc đai băng tải, cũng yêu cầu chức năng cảm biến vị trí.

Trong những dịp bên ngoài nhà máy, nhiều nơi cũng cần kiểm soát vị trí, chẳng hạn như những thiết bị y tế lớn có thể di chuyển bệnh nhân hoặc máy quét.Ngoài ra, robot có thể thực hiện phẫu thuật ngay bây giờ, điều này cũng đòi hỏi sự kiểm soát rất chính xác.

Trong lĩnh vực giao thông, mỗi ứng dụng liên quan đến tập thể dục.Cho dù đó là phương tiện giao thông truyền thống như xe lửa, máy móc nông nghiệp, máy móc xây dựng hoặc các ứng dụng mới nổi như robot di động tự trị (AMR) và hàng ngàn máy bay không người lái trong kho, cần phải cảm nhận vị trí.

Với tất cả các phương pháp lái xe (ICE), ổ điện thuần túy (EV) và công suất hybrid), tất cả các xe lái đang phát triển theo hướng điện khí hóa .Để làm cho các hệ thống này hoạt động bình thường, thông tin vị trí của bàn đạp ga (máy gia tốc) phải được truyền đến bộ điều khiển điện tử (ECU) hoặc thông tin vị trí của tay lái đến hệ thống điều khiển lái.

Khi điều khiển điện tử mở rộng đến hầu hết các khía cạnh của hoạt động của xe, công nghệ cảm biến vị trí cũng được sử dụng rộng rãi trong các thành phần hệ thống treo (để điều khiển làm phẳng/điều khiển lái xe), lắp ráp điện và cửa sổ điện, cửa sổ trời, khóa cửa và các khía cạnh khác.

So sánh công nghệ cảm biến vị trí

Cảm biến vị trí xoay chủ yếu sử dụng ba công nghệ, từ tính và công nghệ tự cảm mỗi công nghệ có các chế độ làm việc khác nhau, ưu điểm, nhược điểm và kịch bản ứng dụng.

Bộ mã hóa quang học thường được coi là chính xác nhất (mặc dù không phải trong mọi trường hợp). .

Hình 1: Các phương pháp chính của cảm biến vị trí xoay bao gồm công nghệ quang học, từ tính và cảm ứng

Nói chung, loại thiết bị này được sử dụng để cần các ứng dụng cao, chẳng hạn như robot chính xác và các công cụ máy móc như máy tiện CNC hoặc máy cắt laser.Mặc dù chúng rất chính xác và không nhạy cảm với từ trường, nhưng chúng dễ dàng bị ảnh hưởng bởi rung động và bụi bẩn trên đĩa, điều này có thể khiến chúng bị hỏng.

Bộ mã hóa từ tính thường có độ thấp và chủ yếu được sử dụng để áp dụng chi phí rất nhạy cảm.Chúng hoạt động tốt trong trường hợp không có độ rung và ô nhiễm, nhưng từ trường bên ngoài sẽ có tác động đáng kể đến nó, điều này hạn chế phạm vi ứng dụng của chúng.

Độ chính xác của bộ mã hóa cuộn cảm tốt hơn bộ mã hóa từ tính, có thể chịu được độ rung và ô nhiễm cao, và không nhạy cảm với từ trường.Những lợi thế khác bao gồm: độ lặp đi lặp lại tốt, không nhạy cảm với nhiệt độ, số lượng nhỏ thiết bị, kích thước nhỏ và không cần vật liệu đất hiếm (nghĩa là nam châm).

NCS32100 cảm biến vị trí cảm ứng kép

Cảm biến vị trí cảm ứng kép của NCS32100 của Onsemi đạt được độ chính xác vị trí không tiếp cận tuyệt vời thông qua hai đĩa PCB đơn giản và sáng tạo, với độ chính xác là +50 cent hoặc xoay cơ học 0,0138 độ.Một PCB được cố định trên stator động cơ (phần tĩnh), trong khi một PCB đơn lẻ khác được cố định trên một rôto hoặc trục.Hai PCB được đặt song song, được phân tách từ 0,1mm đến 2,5mm ở giữa.NCS32100 được đặt trên PCB stator.

Độ dày (kép) Dây dẫn điện hoặc in cuộn dây trên hai đĩa.Điều 3 Dòng theo dõi dẫn điện được gọi là cuộn kích thích, được in trên PCB stator.NCS32100 gửi sóng hình sin 4 MHz đến cuộn dây kích thích để tạo ra các trường điện từ xung quanh cuộn dây kích thích stato.Theo luật tương tác của Faraday, cuộn dây thô của rôto giao với trường điện từ và năng lượng được ghép vào cuộn rôto để tạo thành một cơn lốc.

Đồng thời, cuộn dây dày của stato kết nối tới tám đầu vào máy thu NCS32100.Khi rôto quay, xoáy của rôto sẽ can thiệp vào stato để nhận cuộn dây.NCS32100 xử lý các giao thoa này thông qua thuật toán độc quyền DSP (bộ xử lý tín hiệu số) bên trong của nó, do đó đo lường vị trí của rôto.

Hình 2: Công nghệ quy nạp kép cung cấp hiệu suất cao thông qua các giải pháp đơn giản

Với cảm biến PCB 40mm, NCS32100 có thể đạt được độ chính xác của vị trí ± 50 xu với tốc độ 6.000 vòng / phút.Dựa trên cảm biến PCB lớn hơn hoặc chính xác của rôto và stato, nó có thể đạt được độ chính xác cao hơn trong các góc +/- 10.

Giải pháp đơn giản này chỉ cần sử dụng một lượng nhỏ thiết bị điện tử để đảm bảo kích thước nhỏ và chi phí thấp.Ngoài ra, nó hoàn toàn nhạy cảm với biến động nhiệt độ, ô nhiễm và từ trường bên ngoài.

Giải pháp tích hợp công nghệ quy nạp kép

NCS32100 của Ansonami hỗ trợ các cảm biến vị trí xoay cao được thiết kế cho các ứng dụng và môi trường công nghiệp.Đây là một thiết bị vị trí tuyệt đối có thể xác định vị trí mà không cần tập thể dục.NCS32100 cũng có thể tính toán tốc độ ở tốc độ 45.000 vòng / phút.

Với tốc độ lên tới 6.000 vòng / phút, NCS32100 cung cấp độ chính xác hoàn toàn là ± 50 xu, tương đương với hiệu suất của nhiều bộ mã hóa quang học.Thiết bị này cũng tích hợp ARM?

Hiệu chuẩn được xây dựng của NCS32100 cho phép cảm biến đạt được sự tự hiệu chuẩn thông qua một lệnh.Nó không cần phải đề cập đến bộ mã hóa.Tất cả các hệ số hiệu chuẩn được lưu trữ trong bộ nhớ không -s -toloss (NVM).

Các giải pháp quang học điển hình yêu cầu tổng cộng ba đĩa PCB, PCB stator và LED Drive PCB và tất cả các chức năng đều yêu cầu khoảng 100 thiết bị.

Hình 3: Công nghệ quy nạp kép có thể so sánh với công nghệ quang học về độ chính xác, và độ phức tạp và chi phí thấp hơn so với cái sau

Ngược lại, chỉ có hai PCB dựa trên giải pháp NC32100: Rotor là một PCB đơn lẻ không chứa bất kỳ thiết bị nào và PCB được liên kết chỉ chứa 12 thiết bị.

Trong các ứng dụng ô tô, mặc dù chi phí và độ tin cậy rất quan trọng, sự an toàn thậm chí còn quan trọng hơn, đặc biệt là trong các ứng dụng như lái hoặc phanh.Cảm biến vị trí tuyệt đối của ANSONMI, NCV77320 đáp ứng tiêu chuẩn ISO26262 và được thiết kế dành riêng cho các kịch bản ứng dụng chính này.Độ chính xác vị trí của NCV77320 là 194,3 góc hoặc vòng quay cơ học 0,0539 độ (đặc biệt phụ thuộc vào hình dạng hình học PCB), chủ yếu là do nó chỉ có 3 máy thu và NCS32100 có Cấu hình PCB của bản chất cấu hình pcb mịn mịnCả NCV77320 và NCS32100 đều có thể được chạy dưới dạng bộ mã hóa quay hoặc bộ mã hóa tuyến tính.

Các ứng dụng của NCV77320 bao gồm cảm biến bàn đạp phanh, cảm biến bàn đạp ga, cảm biến vị trí động cơ, cảm biến hệ thống phanh, cảm biến ngang xe, cảm biến bánh răng, cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến van tăng cường khí thải.

Giống như NCS32100, NCV77320 không nhạy cảm với ô nhiễm, thay đổi nhiệt độ và nhiễu từ trường và có thể được sử dụng trong môi trường ô tô của -40oC thành +150oC.

NCV77320 có thể chạy với tốc độ lên tới 10.800 vòng / phút và liên lạc với MCU hỗ trợ thông qua giao diện đã gửi, SPI hoặc analog.