Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler
Kubler là thương hiệu công nghệ của Đức chuyên phát triển và sản xuất thiết bị phục vụ đo lường chuyển động, truyền tín hiệu và xử lý dữ liệu trong hệ thống tự động hóa.
Danh mục sản phẩm của hãng tập trung vào Encoder Kubler, encoder không vòng bi, hệ thống phản hồi động cơ, thiết bị đo chiều dài
Cảm biến góc nghiêng, cảm biến radar, vòng trượt điện, bộ chuyển đổi tín hiệu, bộ đếm, màn hình hiển thị và các thiết bị giám sát an toàn.
Kubler Việt Nam hiện tập trung vào ba nhóm chính: thiết bị đo lường, thiết bị truyền dẫn và thiết bị hiển thị – xử lý tín hiệu.
Hiện Kubler có trụ sở tại Villingen-Schwenningen, Đức, được Fritz Kubler thành lập năm 1960.
Theo thông tin hiện tại của hãng, doanh nghiệp có hơn 600 nhân sự, cơ sở sản xuất tại châu Âu, châu Á và Hoa Kỳ, cùng mạng lưới hoạt động tại hơn 50 quốc gia.
Hoạt động sản phẩm được Kubler phân thành ba lĩnh vực chính gồm Measurement – đo lường, Transmission – truyền dẫn và Evaluation – xử lý, đánh giá dữ liệu.
Các sản phẩm của Kubler cung cấp bao gồm:
Bộ mã hóa gia tăng Kubler
Bộ mã hóa gia tăng hoạt động dựa trên nguyên tắc tạo ra các xung điện liên tục khi trục encoder quay.
Số lượng xung phát ra trong một vòng quay được xác định bởi độ phân giải của encoder và thường được biểu thị bằng xung trên vòng quay.
Khi trục quay nhanh hơn, tần số xung tăng lên. Bộ điều khiển có thể dựa vào tần số này để tính tốc độ quay thực tế của động cơ hoặc cơ cấu truyền động.
Nếu hệ thống sử dụng hai kênh tín hiệu A và B lệch pha nhau, bộ điều khiển còn có thể xác định chiều quay của trục.
Một số phiên bản encoder còn có thêm tín hiệu tham chiếu Z để xác định điểm chuẩn trong mỗi vòng quay.
Điểm đặc trưng của encoder gia tăng là vị trí được xác định dựa trên việc đếm số xung kể từ một điểm tham chiếu.
Khi mất nguồn, giá trị vị trí tương đối thường phải được thiết lập lại hoặc tham chiếu lại tùy cấu hình hệ thống.
Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler
Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler là thiết bị đo vị trí được sử dụng để xác định chính xác góc quay hoặc vị trí của trục trong hệ thống máy công nghiệp.
Khác với bộ mã hóa gia tăng chỉ tạo chuỗi xung tương đối theo chuyển động, bộ mã hóa tuyệt đối tạo ra một giá trị vị trí riêng biệt tại từng góc quay.
Nhờ đó, bộ điều khiển có thể nhận biết vị trí thực tế của trục ngay khi hệ thống được cấp nguồn trở lại.
Điểm quan trọng của Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler nằm ở cách thiết bị biểu diễn vị trí.
Mỗi vị trí quay được gán một giá trị riêng và giá trị này không phụ thuộc hoàn toàn vào việc đếm xung kể từ thời điểm khởi động.
Khi trục chuyển động đến một góc mới, encoder tạo ra một mã vị trí tương ứng và truyền trực tiếp về bộ điều khiển.
PLC hoặc drive vì vậy không cần liên tục cộng hoặc trừ số lượng xung để biết vị trí hiện tại.
Trong trường hợp hệ thống dừng nguồn, vị trí cơ khí của trục vẫn có thể được xác định lại sau khi khởi động.
Đây là ưu điểm đáng kể trên những máy mà việc chạy về điểm gốc sau mỗi lần mất điện sẽ gây mất thời gian hoặc ảnh hưởng đến quy trình sản xuất.
Cơ chế này làm cho Encoder tuyệt đối Kubler phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao về thông tin vị trí.
Về cấu tạo, một Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler thường gồm phần cơ khí tiếp nhận chuyển động, hệ thống cảm biến đọc vị trí, phần tử tạo mã tuyệt đối, mạch xử lý tín hiệu, giao diện truyền thông và vỏ bảo vệ.
Tuy nhiên, cấu trúc cụ thể sẽ khác nhau tùy encoder sử dụng công nghệ quang học hay từ tính, đồng thời còn phụ thuộc vào thiết kế Singleturn hoặc Multiturn.
Kubler hiện cung cấp cả encoder tuyệt đối Singleturn và Multiturn với nhiều công nghệ cảm biến và giao diện khác nhau.
Cấu tạo chi tiết của Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler:
Trục encoder tiếp nhận chuyển động từ máy
Trục là bộ phận đầu tiên tiếp nhận chuyển động cơ học cần đo. Khi trục động cơ, hộp số hoặc cơ cấu máy quay, chuyển động này được truyền trực tiếp vào Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler thông qua trục encoder.
Tùy kiểu lắp đặt, encoder Kubler có thể được thiết kế dạng trục đặc, trục rỗng xuyên tâm hoặc trục rỗng không xuyên.
Kiểu trục phù hợp giúp encoder liên kết chính xác với cơ cấu máy và hạn chế sai lệch trong quá trình truyền chuyển động.
Đối với encoder trục đặc, trục encoder thường được nối với trục máy bằng khớp nối.
Với encoder trục rỗng, trục máy có thể được đưa trực tiếp vào phần rỗng của encoder, giúp kết cấu lắp đặt gọn hơn và giảm số lượng chi tiết truyền động trung gian.
Kubler cho biết danh mục encoder của hãng có thể cung cấp cả phiên bản trục và trục rỗng nhằm đáp ứng các yêu cầu lắp đặt khác nhau trong hệ thống công nghiệp.
Hệ thống ổ bi giữ trục quay ổn định
Ổ bi có nhiệm vụ đỡ trục và duy trì độ đồng tâm khi encoder vận hành ở tốc độ cao. Đây là bộ phận ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định cơ học và tuổi thọ của encoder.
Kubler sử dụng thiết kế ổ bi Safety-Lock trên nhiều dòng encoder.
Theo hãng, cấu trúc này sử dụng hệ thống ổ bi liên kết chắc chắn, khoảng cách ổ bi lớn và ổ bi ngoài có độ bền cao nhằm tăng khả năng chịu rung động và giảm ảnh hưởng của sai số lắp đặt.
Trong môi trường nhà máy, trục động cơ có thể phát sinh rung, tải hướng kính hoặc sai lệch nhỏ khi lắp ráp.
Vì vậy, hệ thống ổ bi không chỉ giúp encoder quay trơn mà còn bảo vệ các bộ phận cảm biến chính xác bên trong khỏi tác động cơ học không mong muốn.
Đĩa mã quang học trong Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler
Đối với Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler sử dụng công nghệ quang học, một trong những bộ phận quan trọng nhất là đĩa mã quay.
Đĩa mã được liên kết với trục encoder nên sẽ quay cùng với chuyển động của trục máy.
Trên bề mặt đĩa bố trí một mẫu mã hóa đặc biệt gồm những vùng cho phép hoặc hạn chế ánh sáng truyền qua.
Khi trục thay đổi góc quay, vị trí của mẫu mã trên đĩa cũng thay đổi tương ứng. Hệ thống quang học đọc mẫu này và chuyển đổi thành một giá trị số duy nhất đại diện cho vị trí hiện tại.
Theo Kubler, ánh sáng phát ra từ LED được điều biến bởi mẫu mã trên đĩa quay và được đọc bằng Kubler Opto ASIC.
Mỗi vị trí trên vòng quay được gán một mẫu bit duy nhất, thường được biểu diễn dưới dạng mã Gray.
Đây chính là nền tảng giúp encoder tuyệt đối xác định trực tiếp vị trí thay vì chỉ phát xung như encoder gia tăng.
Nguồn sáng LED trong hệ thống quét quang
Ở encoder tuyệt đối quang học, LED đóng vai trò tạo nguồn sáng ổn định để hệ thống đọc đĩa mã.
Ánh sáng LED đi qua hoặc tương tác với các vùng mã hóa trên đĩa. Khi đĩa quay, trạng thái ánh sáng tại bộ phận tiếp nhận thay đổi theo vị trí của trục.
Do đó, độ ổn định của nguồn sáng rất quan trọng đối với quá trình đọc vị trí. LED, đĩa mã và cảm biến quang phải hoạt động đồng bộ để hệ thống có thể phân biệt chính xác từng vị trí góc.
Tín hiệu quang sau đó được đưa vào mạch cảm biến và xử lý điện tử để chuyển thành dữ liệu vị trí số.
Opto ASIC đọc và xử lý mã vị trí
Một thành phần quan trọng trong cấu tạo Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler là mạch ASIC chuyên dụng.
Trong encoder quang học của Kubler, Opto ASIC tiếp nhận thông tin quang học từ đĩa mã và xử lý thành dữ liệu vị trí.
Nhờ tích hợp nhiều chức năng xử lý trong một linh kiện chuyên dụng, encoder có thể đạt độ phân giải cao trong kích thước tương đối nhỏ.
Kubler cho biết công nghệ quang học của hãng có thể đạt độ phân giải Singleturn lên tới 21 bit ở một số dòng encoder.
Các sản phẩm Multiturn mới hơn sử dụng công nghệ Intelligent Scan còn có thể tích hợp chức năng Singleturn và Multiturn trên hệ thống Opto ASIC.
ASIC sau khi xác định được vị trí sẽ chuyển dữ liệu sang phần điện tử giao tiếp để gửi tới thiết bị điều khiển.
Nam châm vĩnh cửu trong encoder tuyệt đối từ tính
Không phải tất cả Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler đều sử dụng đĩa quang. Một số encoder sử dụng nguyên lý cảm biến từ tính.
Trong cấu trúc này, một nam châm vĩnh cửu được bố trí liên kết với trục quay. Khi trục thay đổi vị trí, hướng của từ trường do nam châm tạo ra cũng thay đổi.
Cảm biến ASIC từ tính đo các vector của từ trường và xác định góc quay tương ứng. Sau đó, mạch điện tử chuyển thông tin này thành giá trị vị trí tuyệt đối.
Theo Kubler, hệ thống cảm biến từ tính sử dụng từ trường của nam châm vĩnh cửu quay và ASIC để xác định từng vị trí góc.
Dữ liệu sau đó có thể được cung cấp dưới dạng tín hiệu tuyệt đối hoặc thông qua các giao diện công nghiệp tùy phiên bản encoder.
Thiết kế này loại bỏ nhu cầu sử dụng đĩa mã quang và nguồn LED, tạo ra một cấu trúc cảm biến khác so với encoder quang học.
Bộ phận Singleturn xác định vị trí trong một vòng quay
Một thành phần cốt lõi của Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler là hệ thống đo Singleturn.
Singleturn có nhiệm vụ xác định vị trí tuyệt đối của trục trong phạm vi một vòng quay 360°. Mỗi vị trí góc tương ứng với một giá trị số duy nhất.
Ví dụ, khi encoder có độ phân giải càng cao, vòng quay 360° sẽ được chia thành càng nhiều vị trí riêng biệt. Bộ điều khiển vì vậy có thể xác định góc quay của trục với độ chi tiết cao hơn.
Kubler hiện cung cấp các encoder tuyệt đối Singleturn có độ phân giải lên tới 21 bit tùy dòng sản phẩm và công nghệ cảm biến.
Phần Singleturn có thể được thực hiện bằng hệ thống đĩa quang và Opto ASIC hoặc bằng hệ thống cảm biến từ tính tùy thiết kế encoder.
Cơ cấu Multiturn ghi nhận số vòng quay
Với Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler Multiturn, ngoài việc xác định góc trong một vòng quay, thiết bị còn phải xác định trục đã quay bao nhiêu vòng.
Vì vậy, cấu tạo Multiturn cần thêm một hệ thống ghi nhận số vòng quay. Kubler sử dụng nhiều công nghệ Multiturn khác nhau tùy dòng sản phẩm.
Một phương pháp là sử dụng hệ thống bánh răng cơ khí kết hợp với công nghệ quét quang học.
Khi trục chính quay, bộ truyền bánh răng chuyển chuyển động tới các cấp đo khác nhau để xác định số vòng quay.
Tài liệu kỹ thuật của Kubler cho biết cơ cấu Multiturn cơ khí của hãng có cấp đầu tiên sử dụng lớp ổ bi kép
vật liệu được lựa chọn để tăng độ ổn định nhiệt và hệ thống răng được thiết kế nhằm làm việc ở tốc độ cao đồng thời hạn chế mài mòn.
Một số encoder Kubler hiện đại lại sử dụng Intelligent Scan Technology, tích hợp chức năng Singleturn và Multiturn vào Opto ASIC mà không cần hệ bánh răng Multiturn truyền thống.
Công nghệ này cho phép tạo encoder Multiturn độ phân giải cao đồng thời không bị ảnh hưởng bởi từ trường.
Mạch điện tử xử lý dữ liệu vị trí
Sau khi hệ thống cảm biến xác định được vị trí cơ học, dữ liệu phải được xử lý trước khi truyền về PLC hoặc bộ điều khiển.
Bên trong Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler có mạch điện tử đảm nhiệm việc xử lý dữ liệu cảm biến, mã hóa giá trị vị trí, quản lý độ phân giải và điều khiển giao tiếp đầu ra.
Tùy từng dòng encoder, mạch xử lý còn có thể đảm nhiệm các chức năng như cài đặt hướng đếm, preset vị trí, scaling hoặc cấu hình thông số truyền thông.
Đây là phần kết nối trực tiếp giữa hệ thống đo cơ khí – cảm biến và hệ thống điều khiển tự động hóa bên ngoài.
Giao diện truyền tín hiệu của Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler
Một encoder tuyệt đối cần truyền đầy đủ giá trị vị trí tới hệ thống điều khiển, do đó giao diện điện tử là phần rất quan trọng trong cấu tạo thiết bị.
Kubler cung cấp nhiều loại giao diện tùy dòng encoder, từ các giao diện truyền dữ liệu vị trí trực tiếp như SSI và BiSS đến các mạng truyền thông công nghiệp như CANopen, PROFINET và các chuẩn khác.
Mạch giao tiếp nhận giá trị vị trí từ bộ xử lý trung tâm, chuyển đổi thành định dạng phù hợp rồi truyền đến PLC, drive hoặc hệ thống điều khiển.
Việc lựa chọn giao diện phù hợp rất quan trọng vì encoder phải tương thích với phần cứng và giao thức được sử dụng trong máy.
Bộ phận cấp nguồn và bảo vệ điện
Mạch nguồn cung cấp điện áp hoạt động ổn định cho cảm biến, ASIC, bộ xử lý và hệ thống truyền thông bên trong encoder.
Tùy từng phiên bản, mức điện áp nguồn có thể khác nhau. Vì vậy, khi lựa chọn Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler, cần kiểm tra đúng thông số nguồn theo datasheet của sản phẩm cụ thể.
Ngoài nhiệm vụ cấp nguồn, một số thiết kế còn tích hợp các chức năng bảo vệ điện nhằm tăng độ ổn định khi encoder hoạt động trong môi trường công nghiệp.
Điều này đặc biệt cần thiết khi encoder được kết nối với hệ thống điều khiển có dây dẫn dài hoặc được lắp gần động cơ, biến tần và các thiết bị điện công suất.
Đầu nối hoặc dây cáp truyền tín hiệu
Phần kết nối điện nằm ở cuối chuỗi xử lý của encoder. Tín hiệu nguồn, dữ liệu vị trí và truyền thông được đưa ra ngoài thông qua dây cáp hoặc đầu connector.
Kubler cung cấp nhiều kiểu kết nối tùy phiên bản sản phẩm, bao gồm cáp hướng trục, cáp hướng kính và các loại connector công nghiệp.
Thiết kế kết nối ảnh hưởng trực tiếp đến phương án lắp đặt encoder trong tủ máy hoặc trên động cơ.
Khi không gian phía sau encoder hạn chế, kiểu cáp hướng kính có thể phù hợp hơn; trong những thiết kế khác, connector hướng trục giúp bố trí dây thuận tiện.
Vỏ encoder bảo vệ toàn bộ hệ thống bên trong
Vỏ ngoài là bộ phận bao quanh hệ thống ổ bi, cảm biến, đĩa mã, ASIC và bảng mạch điện tử.
Ngoài việc tạo kết cấu cơ khí cho encoder, vỏ còn bảo vệ các linh kiện chính xác khỏi bụi, độ ẩm và tác động từ môi trường bên ngoài. Mức bảo vệ phụ thuộc từng phiên bản sản phẩm.
Ví dụ, một số encoder tuyệt đối Kubler có cấp bảo vệ IP65, trong khi nhiều dòng khác có thể đạt mức bảo vệ cao hơn tùy cấu hình và thiết kế.
Vì vậy không nên sử dụng một thông số IP chung cho toàn bộ encoder tuyệt đối Kubler.
Vỏ cũng kết hợp với mặt bích, trục, vòng kẹp hoặc cơ cấu chống xoay để cố định encoder chắc chắn trên máy.
Cảm biến góc nghiêng Kubler
Trong nhiều thiết bị công nghiệp, chỉ biết động cơ đang quay bao nhiêu vòng là chưa đủ.
Hệ thống còn phải xác định cần nâng đang nghiêng bao nhiêu độ, bàn máy đã cân bằng hay chưa
xe nâng đang làm việc trên mặt phẳng nào hoặc tấm pin mặt trời đã xoay đến góc yêu cầu hay chưa.
Cảm biến góc nghiêng Kubler đảm nhiệm trực tiếp nhiệm vụ này. Khi vị trí của máy thay đổi, cảm biến nhận biết sự thay đổi so với phương trọng lực hoặc hệ tọa độ tham chiếu
Sau đó chuyển thông tin thành tín hiệu mà bộ điều khiển có thể xử lý.
PLC có thể sử dụng giá trị này để điều chỉnh chuyển động, cảnh báo người vận hành hoặc giới hạn hoạt động của cơ cấu.
Vì vậy, cảm biến không chỉ phục vụ việc hiển thị góc mà còn là nguồn dữ liệu quan trọng cho quá trình điều khiển máy.
Khả năng đo mà không cần nối cơ khí với một trục riêng cũng giúp hệ thống đơn giản hơn ở những vị trí khó bố trí encoder hoặc cơ cấu liên kết.
Bộ chuyển đổi tín hiệu Kubler
Bộ chuyển đổi tín hiệu Kubler là thiết bị dùng để tiếp nhận tín hiệu từ encoder, cảm biến hoặc thiết bị đo
Sau đó chuyển đổi thành dạng tín hiệu phù hợp với PLC, biến tần, bộ đếm hoặc bộ điều khiển.
Sản phẩm được sử dụng nhiều trong các hệ thống tự động hóa khi tín hiệu đầu ra của encoder không tương thích trực tiếp với thiết bị nhận.
Chức năng quan trọng nhất của Bộ chuyển đổi tín hiệu Kubler là biến đổi tín hiệu đầu vào thành tín hiệu đầu ra tương thích với thiết bị phía sau.
Tùy cấu hình, thiết bị có thể làm việc với các chuẩn như HTL, TTL, SSI, SinCos, analog, RS232 hoặc RS485.
Ví dụ, một encoder sử dụng tín hiệu SSI nhưng PLC hiện tại chỉ nhận tín hiệu analog thì bộ chuyển đổi sẽ nhận dữ liệu SSI, xử lý và xuất ra dạng điện áp hoặc dòng điện phù hợp.
Trong trường hợp khác, encoder SinCos có thể được chuyển sang tín hiệu HTL hoặc TTL để bộ đếm tốc độ hoặc PLC dễ dàng xử lý.
Nhờ chức năng này, người dùng không nhất thiết phải thay encoder chỉ vì khác chuẩn giao tiếp.
Các model được dùng phổ biến tại Kubler chính Hãng:
|
Dòng sản phẩm |
Model |
Ứng dụng cụ thể |
|---|---|---|
|
Bộ mã hóa gia tăng |
Sendix 5000 |
Tự động hóa, động cơ, băng tải, máy sản xuất |
|
Bộ mã hóa gia tăng |
Sendix 5020 |
Gắn trực tiếp lên motor, hộp số, trục máy |
|
Bộ mã hóa gia tăng |
Sendix K58I |
Máy công nghiệp, truyền động, motor, máy công cụ |
|
Bộ mã hóa tuyệt đối |
Sendix M3653A |
Định vị góc, máy tự động, thiết bị nhỏ gọn |
|
Bộ mã hóa tuyệt đối |
Sendix M3673A |
Lắp trực tiếp lên trục máy |
|
Bộ mã hóa tuyệt đối |
Sendix M3663 |
Máy nâng, tang cuốn, cơ cấu nhiều vòng |
|
Cảm biến góc nghiêng |
IN41 |
Cần cẩu, bàn nâng, solar tracking, máy compact |
|
Cảm biến góc nghiêng |
IN61 |
Máy tự động, hệ thống cần điều chỉnh khoảng đo |
|
Cảm biến góc nghiêng |
IN81 |
Máy ngoài trời, công nghiệp nặng |
|
Bộ chuyển đổi tín hiệu |
SP 2D-2D |
Chia và phân phối tín hiệu HTL/TTL/RS422 |
|
Bộ chuyển đổi tín hiệu |
SP 1SC-2SC2D |
Chia SinCos và chuyển SinCos sang tín hiệu digital |
|
Bộ chuyển đổi tín hiệu |
SK 1A-1S1D2RS |
Analog → HTL/TTL/RS422, SSI, RS232/RS485 |
|
Bộ chuyển đổi tín hiệu |
SK 1SC-1D |
SinCos → HTL/TTL/RS422 |
Thông tin liên hệ đặt hàng Bộ mã hóa tuyệt đối Kubler:
CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ HOÀNG THIÊN PHÁT
Địa chỉ: 331/70/36J Phan Huy Ích, Phường An Hội Tây, TP.Hồ Chí Minh, Việt Nam
Liên hệ: Hương Anh (0902.814.977)
Skype: sale5-0902.814.977
Mail: sales5@hoangthienphat.com
Website: https://dailyphanphoivietnam.com/
Website: https://dailyphanphoihtp.com/
Ngoài ra Hoàng Thiên Phát còn cung cấp một số sản phẩm:
IFM Việt Nam, ARI Việt Nam, Aris Viet Nam, Enerdis Việt Nam, IFM Việt Nam
BEI Encoder Việt Nam, EIKO SOKKI Việt Nam, ElectroCraft Việt Nam, Motovario Việt Nam
Pepperl Fuchs Việt Nam, Itelcond Capacitor Việt Nam, Detcon Việt Nam
Oldhamgas Việt Nam, Gmiuk Việt Nam, KSR Kubler Việt Nam, Harowe Việt Nam
CEI Loadcell Việt Nam, Bijur Delimon Việt Nam, Heidennhain Encoder Việt Nam
Stucke Elektronik Việt Nam, LOVATO Việt Nam , Dresser Việt Nam
GE Việt Nam, Consolidated Việt Nam, Pisco Việt Nam, Refext Việt Nam
Mettler Việt Nam, NORGREN Valve Việt Nam , Yokogawa Việt Nam
Hach Việt Nam, Meinsberg Việt Nam, Softflow Việt Nam, Schmidt Việt Nam
Honsbere Việt Nam, Hedland Việt Nam, Hontzsch Việt Nam
NITTO DENKO Việt Nam, Laurence Scott Việt Nam, SUMITOMO DRIVE Việt Nam
FUJI Electric Việt Nam, PAKER Việt Nam, RKC Việt Nam.
