Van điện từ (solenoid valve) đóng/mở đường khí nén hoặc thủy lực bằng lực điện từ: khi cuộn dây có điện, từ trường sinh ra hút lõi/piston (plunger) di chuyển, mở hoặc chặn đường lưu chất. Van được gọi tên theo dạng X/Y — X là số cổng kết nối, Y là số vị trí chuyển mạch (ví dụ van 5/2 có 5 cổng, 2 vị trí). Ký hiệu vẽ van trên sơ đồ mạch khí nén/thủy lực theo chuẩn quốc tế ISO 1219-1:2012 (hình vẽ) và ISO 1219-2:2012 (sơ đồ mạch).
Nội dung thuộc chuyên trang Thủy lực – khí nén của cokhi.net, cụm Hệ thống khí nén — ở góc nguyên lý và chuẩn ký hiệu chung, không tư vấn chọn hãng van hay thiết kế mạch điều khiển cho ứng dụng cụ thể.
Cơ chế: điện → từ trường → chuyển động cơ khí
Khi cấp điện cho cuộn dây (coil), từ trường sinh ra hút lõi từ/piston bên trong van di chuyển, mở đường cho khí/dầu đi qua theo hướng đã thiết kế. Có hai kiểu vận hành:
- Van đơn ổn (monostable): chỉ có một cuộn dây và một lò xo hồi vị — khi mất điện, lò xo đẩy van trở về đúng một vị trí mặc định. Đây là loại phổ biến nhất.
- Van lưỡng ổn (bistable): có hai cuộn dây, không dùng lò xo — van giữ nguyên vị trí hiện tại cho tới khi cuộn dây đối diện được cấp điện để đổi trạng thái. Van chỉ cần một xung điện ngắn để chuyển vị trí, không cần duy trì điện áp liên tục.
Cách đọc tên van: số cổng / số vị trí
Tên van dạng X/Y cho biết cấu hình vật lý:
- 2/2: 2 cổng, 2 vị trí — van đóng/mở đơn giản (cho phép hoặc chặn dòng chảy), dùng cho ứng dụng bật/tắt.
- 3/2: 3 cổng (cấp P, làm việc A, xả R), 2 vị trí — dùng cho xi lanh tác động đơn hoặc điều khiển tín hiệu.
- NC (Normally Closed — thường đóng): ở vị trí nghỉ, cổng cấp P bị chặn, không có khí ra cổng làm việc A.
- NO (Normally Open — thường mở): ngược lại, ở vị trí nghỉ khí đã chảy sẵn từ P sang A.
- 5/2: 5 cổng (1 cấp P, 2 làm việc A/B, 2 xả), 2 vị trí — cấu hình chuẩn để điều khiển xi lanh tác động kép, vì có đủ cổng cấp/xả cho cả hai chiều chuyển động.
- 5/3: 5 cổng, 3 vị trí (thêm một vị trí giữa/trung gian) — ba kiểu vị trí giữa thường gặp:
- Closed center: cả hai cổng làm việc A và B đều bị khóa — xi lanh đứng yên, khóa cứng tại chỗ.
- Exhaust center: cả hai cổng A và B đều thông ra xả — xi lanh được thả tự do (di chuyển được nếu có ngoại lực).
- Pressure center: cả hai cổng A và B đều được cấp áp — dùng để giữ cân bằng áp suất ở cả hai phía piston.
Lưu ý: cách gọi NO/NC áp dụng rõ ràng nhất cho van 2/2 và 3/2; với van 5/2, 5/3 (từ 4 cổng làm việc trở lên), người ta thường mô tả trực tiếp cổng nào có áp/xả ở vị trí nghỉ thay vì gọi NO/NC.
Ký hiệu sơ đồ mạch theo ISO 1219:2012
ISO 1219-1:2012 (kèm Amendment 1:2016) quy định hình vẽ ký hiệu (graphical symbols) cho các phần tử khí nén/thủy lực — trong đó mỗi vị trí chuyển mạch của van được vẽ bằng một ô vuông, mũi tên bên trong ô chỉ hướng dòng lưu chất khi van ở vị trí đó, cổng bị chặn được đánh dấu bằng ký hiệu ngã ba/đường cụt. ISO 1219-2:2012 quy định cách các ký hiệu này được ghép lại thành sơ đồ mạch hoàn chỉnh (circuit diagram) của cả hệ thống.
Lưu ý phân biệt: việc đánh số thứ tự các cổng vật lý trên van (1 = cấp P, 2/4 = làm việc A/B, 3/5 = xả R/S) thuộc một tiêu chuẩn riêng — ISO 5599 (đánh số cổng van khí nén, năm ban hành/bản hiện hành chưa đối chiếu đủ nguồn nên không nêu) — khác với ISO 1219:2012 (chỉ quy định hình vẽ ký hiệu và sơ đồ mạch). Nhiều tài liệu phổ thông gộp lẫn hai chuẩn này khi nói về "ký hiệu van".
Thuật ngữ
- Coil (cuộn dây điện từ): bộ phận sinh từ trường khi có dòng điện chạy qua, thành phần cốt lõi của van điện từ.
- Monostable / bistable: van đơn ổn (một lò xo hồi, một vị trí mặc định) / van lưỡng ổn (hai cuộn dây, giữ nguyên vị trí đến khi có tín hiệu đổi).
- NC / NO: thường đóng (Normally Closed) / thường mở (Normally Open) — trạng thái van ở vị trí nghỉ, không cấp điện.
- Center position (vị trí giữa): vị trí trung gian của van 3 vị trí (ví dụ 5/3), với ba kiểu closed/exhaust/pressure center.
- DCV (Directional Control Valve): tên gọi chung cho nhóm van phân phối, trong đó van điện từ là loại điều khiển bằng điện phổ biến nhất.
Tài liệu tham khảo
- ISO, ISO 1219-1:2012 — Fluid power systems and components: Graphical symbols and circuit diagrams, Part 1: Graphical symbols: https://www.iso.org/standard/60184.html
- ISO, ISO 1219-2:2012 — Part 2: Circuit diagrams: https://www.iso.org/standard/51200.html
- Tameson, 3/2-way solenoid valve và Solenoid valve symbols: https://tameson.com/pages/3-2-way-solenoid-valve
- AutomationDirect, Pneumatic Valve Basics Technical Library: https://www.automationdirect.com/adc/aar/library