Cảm biến vòng quay Hengstler – Đo tốc độ và vị trí chuyển động chính xác

Trong một hệ thống chuyển động, tốc độ không chỉ là con số vòng/phút. Mỗi thay đổi nhỏ về tốc độ đều có thể ảnh hưởng đến vị trí cắt, chiều dài sản phẩm, khả năng đồng bộ và chất lượng thành phẩm. Đây là lý do cảm biến vòng quay Hengstler được sử dụng trên động cơ, băng tải, máy đóng gói, máy CNC, robot và nhiều dây chuyền tự động hóa.

Cảm biến vòng quay Hengstler còn được gọi là encoder Hengstler hoặc bộ mã hóa vòng quay. Thiết bị chuyển chuyển động quay của trục thành tín hiệu điện để PLC, biến tần, bộ đếm hoặc bộ điều khiển chuyển động xử lý. Từ tín hiệu này, hệ thống có thể xác định tốc độ, góc quay, chiều quay, quãng đường hoặc vị trí của cơ cấu máy.

Hengstler phát triển cả encoder tương đối và encoder tuyệt đối. Danh mục có nhiều kích thước vỏ, kiểu trục và chuẩn truyền thông. Điều này giúp thiết bị phù hợp từ máy nhỏ đến hệ thống công nghiệp nặng. Thông tin sản phẩm có thể tham khảo trực tiếp tại danh mục encoder Hengstler.

Cảm biến vòng quay Hengstler hoạt động như thế nào?

Khi trục máy chuyển động, đĩa mã hóa bên trong encoder quay theo. Bộ phận đọc quang học hoặc từ tính phát hiện sự thay đổi trên đĩa và chuyển chúng thành tín hiệu điện. Bộ điều khiển tiếp nhận tín hiệu này để tính toán trạng thái chuyển động thực tế.

Đối với encoder tương đối, mỗi vòng quay tạo ra một số lượng xung xác định. Số xung thường được thể hiện bằng PPR hoặc số line trên vòng. Bộ điều khiển đếm xung trong một khoảng thời gian để tính tốc độ:

n=60fPPRn=\frac{60f}{PPR}n=PPR60f​

Trong đó, nnn là tốc độ vòng/phút, fff là tần số xung và PPRPPRPPR là số xung trên mỗi vòng. Khi sử dụng giải mã vuông pha nhân bốn, hệ số đếm thực tế có thể đạt 4×PPR4 \times PPR4×PPR.

Hai kênh A và B lệch pha giúp hệ thống xác định chiều quay. Kênh Z thường tạo một xung tham chiếu trên mỗi vòng. Tín hiệu này được dùng để tìm điểm chuẩn hoặc đồng bộ chu kỳ máy.

Encoder tuyệt đối hoạt động theo cách khác. Mỗi vị trí góc được gán một giá trị số riêng. Khi mất nguồn rồi cấp lại, thiết bị vẫn có thể cung cấp vị trí hiện tại mà không cần chạy lại chu trình tìm gốc. Theo tài liệu kỹ thuật của Hengstler, đây là điểm khác biệt quan trọng giữa encoder tương đối và encoder tuyệt đối trong điều khiển chuyển động. Xem nguyên lý encoder Hengstler.

Hai nhóm cảm biến vòng quay Hengstler phổ biến

Encoder tương đối Hengstler

Encoder tương đối Hengstler phù hợp với những ứng dụng cần đo tốc độ, chiều quay hoặc quãng đường. Thiết bị phát xung liên tục khi trục chuyển động. PLC hoặc biến tần sử dụng chuỗi xung này để theo dõi tốc độ thực tế.

Dòng sản phẩm này thường xuất hiện trên băng tải, motor, máy in, máy cắt, máy đóng gói và trục máy CNC. Ưu điểm là cấu trúc tín hiệu đơn giản, tốc độ phản hồi nhanh và dễ tích hợp với nhiều bộ điều khiển.

Nếu máy chỉ cần giám sát vòng/phút hoặc phát hiện trục ngừng quay, encoder tương đối thường là lựa chọn hợp lý. Tuy nhiên, vị trí đã đếm có thể mất sau khi hệ thống bị ngắt nguồn. Máy cần cảm biến gốc hoặc quy trình homing để thiết lập lại tọa độ.

Encoder tuyệt đối Hengstler

Encoder tuyệt đối cung cấp trực tiếp giá trị vị trí của trục. Dòng single-turn xác định vị trí trong một vòng. Dòng multi-turn theo dõi cả góc quay và số vòng đã thực hiện.

Loại encoder này phù hợp với robot, servo, thang máy, turbine gió và các cơ cấu định vị phức tạp. Khi nguồn điện bị gián đoạn, hệ thống có thể đọc lại vị trí hiện tại nhanh chóng. Nhờ đó, thời gian khởi động lại được rút ngắn và nguy cơ chuyển động sai vị trí được hạn chế.

Các giao diện phổ biến trên encoder tuyệt đối Hengstler gồm SSI, BiSS, CANopen, PROFIBUS, PROFINET và EtherCAT. Giao diện thực tế phụ thuộc vào từng dòng và mã cấu hình.

Các dòng cảm biến vòng quay Hengstler tiêu biểu

Cảm biến vòng quay Hengstler RI36

ICURO RI36 được thiết kế cho không gian lắp đặt hạn chế. Dòng này phù hợp với trục máy nhỏ nhưng vẫn cần tín hiệu phản hồi ổn định. Những ứng dụng điển hình gồm máy công cụ, trục CNC, robot và máy cuộn tốc độ cao. Thông tin Hengstler RI36.

Encoder Hengstler RI41

RI41 là lựa chọn kinh tế cho motor kích thước nhỏ. Sản phẩm có thể đạt 3.600 line và 14.400 bước sau khi giải mã. Dòng này thường được lắp trên máy chế biến gỗ, máy đồ họa và robot để bàn. Thông tin Hengstler RI41.

Cảm biến tốc độ Hengstler RI58

RI58 là dòng encoder công nghiệp đa dụng với đường kính vỏ 58 mm. Thiết bị hỗ trợ nhiều kiểu trục, mặt bích và phương án kết nối. Độ phân giải có thể đạt 10.000 line, tương đương 40.000 bước khi sử dụng cách đếm phù hợp.

Khả năng bảo vệ đến IP67 giúp RI58 làm việc trong nhiều điều kiện công nghiệp. Dòng này phù hợp với máy CNC, máy đóng gói, động cơ, máy cưa và máy ép nhựa. Thông số Hengstler RI58.

Encoder trục rỗng Hengstler RI76

ICURO RI76 sử dụng thiết kế trục rỗng xuyên tâm. Dải đường kính trục hỗ trợ từ 15 đến 42 mm. Thiết bị có thể lắp trực tiếp lên trục động cơ, giảm số lượng khớp nối cơ khí.

RI76 phù hợp với động cơ lớn, máy in và hệ thống thang máy. Nhiệt độ vận hành của một số cấu hình có thể đạt 100°C. Thông số Hengstler RI76.

Encoder tuyệt đối Hengstler AC36

ACURO AC36 có đường kính vỏ 36 mm và trục đặc 6 mm. Phiên bản trục rỗng tương ứng được hãng ký hiệu AD36. AC36 hỗ trợ SSI hoặc BiSS, tốc độ vận hành liên tục đến 10.000 vòng/phút và độ phân giải single-turn đến 22 bit.

Thiết kế nhỏ gọn giúp AC36 phù hợp với servo, robot, máy xét nghiệm và thiết bị y tế. Nhiệt độ làm việc công bố của dòng sản phẩm nằm trong khoảng từ -40°C đến +100°C. Thông số Hengstler AC36.

Cảm biến vòng quay tuyệt đối Hengstler AC58

ACURO AC58 có phiên bản single-turn và multi-turn. Tùy giao diện, tổng độ phân giải có thể đạt 34 bit, gồm 22 bit single-turn và 12 bit multi-turn. Dòng này hỗ trợ nhiều giao thức công nghiệp như SSI, BiSS, CANopen, PROFIBUS, PROFINET và EtherCAT.

AC58 đặc biệt phù hợp với những hệ thống cần đồng thời độ phân giải cao và khả năng kết nối mạng công nghiệp. Thiết bị được sử dụng trên robot, máy CNC, servo, turbine gió và dây chuyền tự động hóa. Thông số Hengstler AC58.

Encoder công nghiệp nặng Hengstler AR62/63

AR62/63 được phát triển cho môi trường có rung, sốc và tải cơ khí lớn. Theo Hengstler, dòng này chịu tải hướng trục và hướng kính đến 300 N. Khả năng chống sốc đạt 200 g, chống rung đạt 20 g và cấp bảo vệ có thể đến IP69K.

Dải nhiệt độ từ -40°C đến +100°C giúp AR62/63 phù hợp với thiết bị ngoài trời, cảng biển và hệ thống hàng hải. Một số cấu hình có chứng nhận DNV cho ứng dụng hàng hải. Thông số Hengstler AR62/63.

Ứng dụng của cảm biến vòng quay Hengstler

Trong hệ thống băng tải, encoder đo tốc độ motor và quãng đường dịch chuyển của sản phẩm. Tín hiệu phản hồi giúp PLC điều chỉnh biến tần, đồng bộ nhiều băng tải và phát hiện hiện tượng trượt cơ khí.

Trên máy đóng gói, cảm biến vòng quay Hengstler phối hợp chuyển động giữa màng bao, dao cắt và cơ cấu cấp liệu. Độ lệch chỉ vài xung cũng có thể làm sai vị trí cắt. Vì vậy, độ phân giải và chất lượng tín hiệu cần được lựa chọn đúng.

Đối với máy CNC, encoder giám sát trục chính hoặc trục dịch chuyển. Tín hiệu phản hồi cho phép hệ thống duy trì tốc độ, kiểm soát vị trí và cải thiện độ chính xác gia công.

Trong thang máy, encoder trục rỗng có thể được lắp trực tiếp lên trục motor. Bộ điều khiển sử dụng tín hiệu này để điều chỉnh tốc độ, xác định chiều chuyển động và hỗ trợ dừng tầng êm hơn.

Với robot và servo, encoder tuyệt đối giúp bộ điều khiển nhận biết vị trí khớp ngay sau khi khởi động. Điều này giảm thời gian homing và hạn chế chuyển động ngoài dự kiến.

Vì sao cảm biến vòng quay bị báo sai tốc độ?

Sai số không phải lúc nào cũng bắt nguồn từ encoder. Khớp nối bị rơ, trục lắp lệch tâm hoặc encoder rung có thể tạo ra tín hiệu không ổn định. Dây tín hiệu đi chung với cáp động lực cũng dễ nhiễu xung.

Một nguyên nhân khác là cài sai độ phân giải trong PLC hoặc biến tần. Ví dụ, encoder 1.024 PPR nhưng bộ điều khiển được đặt 2.048 PPR sẽ làm kết quả tốc độ sai một nửa. Việc nhầm giữa cách đếm một cạnh và giải mã A/B nhân bốn cũng gây sai lệch tương tự.

Khi kiểm tra hệ thống, cần đối chiếu PPR, điện áp cấp, kiểu ngõ ra và sơ đồ chân. Sau đó kiểm tra nối đất, lớp chống nhiễu và chất lượng khớp nối cơ khí.

Hướng dẫn lựa chọn encoder Hengstler đúng ứng dụng

Trước tiên, cần xác định máy đo tốc độ hay cần ghi nhớ vị trí. Encoder tương đối phù hợp với yêu cầu đo vòng/phút và chiều quay. Encoder tuyệt đối phù hợp khi vị trí phải được duy trì sau khi mất nguồn.

Tiếp theo, kỹ sư cần xác định đường kính trục và kiểu lắp. Encoder trục đặc thường sử dụng khớp nối. Encoder trục rỗng được lắp trực tiếp lên trục motor và cần tay chống xoay phù hợp.

Độ phân giải phải đủ cho sai số cho phép của máy. Độ phân giải quá thấp làm điều khiển thiếu chính xác. Độ phân giải quá cao có thể tạo tần số xung vượt khả năng tiếp nhận của PLC.

Các thông tin quan trọng khác gồm điện áp cấp, kiểu ngõ ra, giao thức truyền thông, tốc độ tối đa, nhiệt độ và cấp bảo vệ. Khi thay thế encoder cũ, nên cung cấp đầy đủ model trên tem thay vì chỉ cung cấp tên series.

Thông tin cần gửi khi yêu cầu báo giá

Để lựa chọn đúng cảm biến vòng quay Hengstler, khách hàng nên cung cấp model đầy đủ, ảnh tem và ảnh vị trí lắp. Nếu không còn tem, cần xác định đường kính trục, kiểu mặt bích, PPR, điện áp, ngõ ra và kiểu đầu nối.

Đối với encoder tuyệt đối, cần bổ sung số bit single-turn, số bit multi-turn và giao thức truyền thông. Những thông tin này giúp hạn chế sai khác về cơ khí hoặc tín hiệu khi thay thế.

Cung cấp cảm biến vòng quay Hengstler tại Việt Nam

Hoàng Thiên Phát cung cấp encoder tương đối, encoder tuyệt đối và phụ kiện lắp đặt Hengstler cho các dự án công nghiệp. Đội ngũ kỹ thuật hỗ trợ đối chiếu model, lựa chọn độ phân giải, kiểu trục và chuẩn tín hiệu theo thiết bị đang sử dụng.

Khách hàng có thể gửi hình ảnh tem sản phẩm hoặc mã encoder cũ để được kiểm tra cấu hình và đề xuất phương án phù hợp.