Để hiểu đúng cách vận hành của một hệ thống khí nén tự động, việc nắm được nguyên lý làm việc của van đảo chiều là điều rất quan trọng. Trong đó, van điện từ 5/2 được sử dụng rộng rãi để thay đổi hướng dòng khí và điều khiển các cơ cấu chấp hành hai chiều.

Tên gọi van 5/2 xuất phát từ cấu hình gồm 5 cổng khí và 2 vị trí làm việc. Đây là một dạng van điện từ khí nén phổ biến trong tự động hóa.

Van điện từ Solenoid Valve 5/2 có gì đặc biệt?

Van điện từ Solenoid Valve hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa tín hiệu điện và cơ cấu cơ khí bên trong van.

Khi coil nhận điện, từ trường được tạo ra và tác động đến bộ phận chuyển động. Bộ phận này làm thay đổi trạng thái kết nối của các cổng khí.

Đối với van 5/2, sự thay đổi này không đơn thuần là đóng hoặc mở dòng khí. Nhiệm vụ chính của van là đảo hướng dòng khí nén.

Đó là lý do loại van này thường được sử dụng với xi lanh tác động kép.

Cấu tạo van điện từ 5/2

Mặc dù thiết kế có thể khác nhau tùy nhà sản xuất, một van 5/2 cơ bản thường bao gồm các thành phần sau.

1. Thân van

Thân van chứa các đường dẫn khí và khoang làm việc.

Năm cổng khí được bố trí trên thân, gồm:

• P: cổng cấp khí.
• A: cổng làm việc.
• B: cổng làm việc.
• R: cổng xả.
• S: cổng xả.

Cách ký hiệu có thể thay đổi tùy tiêu chuẩn hoặc nhà sản xuất, vì vậy khi lắp đặt thực tế nên đối chiếu với sơ đồ kỹ thuật đi kèm.

2. Coil điện từ

Coil là bộ phận tạo lực điện từ.

Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, từ trường sinh ra sẽ tác động đến lõi từ hoặc cơ cấu truyền động.

Điện áp coil có thể khác nhau tùy model, do đó không nên mặc định mọi van 5/2 đều sử dụng cùng một nguồn điện.

3. Spool

Spool hay con trượt là bộ phận trực tiếp thay đổi đường dẫn khí.

Khi spool ở vị trí thứ nhất, P được nối với một cổng làm việc.

Khi spool chuyển sang vị trí thứ hai, P được nối với cổng làm việc còn lại.

Quá trình này tạo nên chức năng đảo chiều của van.

4. Lò xo

Ở van một coil, lò xo thường có nhiệm vụ hồi spool về vị trí mặc định sau khi coil mất điện.

Tuy nhiên, cấu hình cụ thể còn phụ thuộc vào thiết kế của từng loại van.

5. Đế van hoặc manifold

Trong các hệ thống có nhiều van, van có thể được lắp trên đế hoặc manifold để tập trung đường cấp khí và tối ưu không gian lắp đặt.

Nguyên lý hoạt động của van điện từ 5/2

Có thể chia nguyên lý hoạt động thành hai trạng thái chính.

Khi chưa cấp điện

Đối với loại một coil có lò xo hồi, spool nằm ở vị trí mặc định.

Một đường khí được hình thành:

P → A

Trong khi khí từ phía đối diện của cơ cấu chấp hành được xả:

B → S

Khi đó xi lanh chuyển động theo một hướng.

Khi cấp điện

Khi coil được cấp điện, từ trường tác động lên cơ cấu điều khiển.

Spool chuyển sang vị trí còn lại.

Đường khí thay đổi:

P → B

Trong khi:

A → R

Như vậy, phía cấp khí và phía xả của xi lanh được đảo ngược.

Piston bắt đầu chuyển động theo hướng đối diện.

Đây là cơ chế cơ bản của van điện từ 5/2.

Vì sao van 5/2 phù hợp với xi lanh tác động kép?

Xi lanh tác động kép có hai khoang khí nằm ở hai phía piston.

Muốn piston tiến, một phía cần được cấp khí trong khi phía còn lại xả khí.

Muốn piston lùi, quá trình phải được đảo chiều.

Van 5/2 thực hiện việc này bằng cách thay đổi kết nối giữa cổng P, A, B và các cổng xả.

Có thể hình dung:

Trạng thái A:
P → A → xi lanh chuyển động theo hướng 1.

Trạng thái B:
P → B → xi lanh chuyển động theo hướng 2.

Nhờ đó, chỉ cần thay đổi trạng thái của van, hệ thống có thể điều khiển chuyển động tiến – lùi của xi lanh.

Van 5/2 một coil hoạt động thế nào?

Van một coil thường có lò xo hồi vị.

Quy trình hoạt động:

Không cấp điện → lò xo giữ spool ở vị trí mặc định.

Cấp điện → coil tạo từ trường → spool chuyển vị trí.

Ngắt điện → từ trường mất → lò xo đưa spool về vị trí ban đầu.

Ưu điểm của cấu hình này là trạng thái của van khi mất điện được xác định rõ.

Van 5/2 hai coil hoạt động thế nào?

Với van hai coil, mỗi coil đảm nhiệm một hướng chuyển động của spool.

Khi coil thứ nhất được kích hoạt, van chuyển sang vị trí thứ nhất.

Khi coil thứ hai được kích hoạt, van chuyển sang vị trí thứ hai.

Cấu hình này thường được cân nhắc trong những hệ thống điều khiển cần chủ động duy trì hai trạng thái của van.

Vai trò của van trong hệ thống tự động hóa

Trong một hệ thống tự động hóa, van điện từ thường nằm giữa bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành.

Ví dụ:

PLC → tín hiệu điện → coil van → van đổi trạng thái → khí nén đổi hướng → xi lanh chuyển động.

Như vậy, van điện từ Solenoid Valve đóng vai trò chuyển đổi tín hiệu điều khiển thành hành động cơ học thông qua dòng khí nén.

Đây là lý do van 5/2 thường xuất hiện trong máy móc tự động, dây chuyền sản xuất và các thiết bị sử dụng cơ cấu khí nén.

Một số vấn đề cần chú ý khi vận hành

Khí nén không sạch

Bụi bẩn, hơi nước hoặc tạp chất có thể ảnh hưởng đến cơ cấu chuyển động bên trong van.

Sai điện áp coil

Coil cần được sử dụng đúng điện áp theo thông số kỹ thuật.

Lưu lượng không phù hợp

Nếu lưu lượng van không đáp ứng nhu cầu của xi lanh, tốc độ chuyển động có thể không đạt yêu cầu.

Lắp nhầm cổng

Việc xác định sai cổng P, A, B, R, S có thể khiến xi lanh hoạt động sai hướng hoặc hệ thống không vận hành đúng.

Chia sẻ kỹ thuật từ công ty Tân Thành

Theo góc nhìn của công ty Tân Thành, khi kiểm tra một hệ thống có sử dụng van điện từ 5/2, không nên chỉ kiểm tra riêng coil.

Cần kiểm tra đồng thời:

• Nguồn điện.
• Coil.
• Đường cấp khí.
• Áp suất.
• Cổng kết nối.
• Đường ống.
• Xi lanh.
• Trạng thái spool.
• Hệ thống điều khiển.

Cách kiểm tra theo chuỗi như vậy giúp xác định nguyên nhân sự cố chính xác hơn thay vì thay van ngay khi hệ thống hoạt động không đúng.

Kết luận

Cấu tạo của van điện từ 5/2 gồm nhiều bộ phận phối hợp với nhau, trong đó coil, spool, thân van và cơ cấu hồi vị đóng vai trò quan trọng.

Nguyên lý hoạt động dựa trên việc thay đổi vị trí spool để đảo chiều đường khí. Khi kết hợp với xi lanh tác động kép, van có thể điều khiển chuyển động tiến – lùi bằng tín hiệu điện.

Hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý của van điện từ Solenoid Valve 5/2 là nền tảng để lựa chọn và vận hành thiết bị đúng cách.