SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL
CENTRO TECNOLÓGICO
DE ELETROELETRÔNICA“CÉSAR RODRIGUES”
CENATEC
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Hidráulica Proporcional
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Hidráulica Proporcional
INTRODUÇÃO
Tendo em vista a competitividade de mercado e a exigência cad...
Hidráulica Proporcional
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Válvulas de Comando Válvulas Proporcionais
Comando
Elétrico
Tem uma função degrau
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Atuação eletromagnética:
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O resultado da interação entre os campos magnéticos ...
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Sistemas dos solenóides.
Geralmente os solenóides proporcionais são solenóides de corrente contí...
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Vantagem: acionamento digital.
Desvantagem: circuito complexo. Uso limitado sem perdas mecânicas...
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5- válvula proporcional
6- máquina
7- feedback (realimentação)
FORMAS DE CONTROLE
CONTROLE REMOT...
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b) Solução com uma válvula proporcional de controle direcional.
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TECNOLOGIA PROPORCIONAL
Neste capítulo veremos as qualidades do solenóide proporcional tal qual...
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Relação linear entre forca e corrente:
0 solenóide proporcional pertence ao grupo de solenóide ...
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0 solenóide proporcional (simbolicamente representado por um quadrado
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VÁLVULA LIMITADORA DE PRESSÃO PROPORCIONAL
Com a válvula limitadora de pressão proporcional, as...
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FUNCIONAMENTO:
0 método de operação corresponde àquele da válvula convencional limitadora de
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histerese (com Dither): 2 a 4% I nominal
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CURVA CARACTERÍSTICA DE FLUXO DA VÁLVULA PROPORCIONAL
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Histerese da corrente = Delta I x 100%
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c) Sobreposição negativa:
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CONTROLE ELETRÔNICO
GENERALIDADES
As válvulas proporcionais de pressão e direcionais utilizadas...
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AMPLIFICADOR PROPORCIONAL DE UM CANAL
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1- Pólo 0v da fonte de alimentação (-)
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DADOS TÉCNICOS DO AMPLIFICADOR PROPORCIONAL DE 1CANAL
Tensão de alimentação: 24 VDC + 10% (Ripp...
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As variações do tempo para subida e descida do sinal são obtidas usando os
potenciômetros (12) ...
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VALORES DE REFERÊNCIA
A princípio, nenhuma fonte de corrente direta variável pode ser usada com...
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A curva característica do amplificador é transferida com o valor de referência zero , a
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3- Deslocamento zero
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AMPLIFICADOR PROPORCIONAL DE 2 CANAIS
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37- Símbolo para amplificador do solenóide B
38- LED controle "corrente no solenóide A". A inte...
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Freqüência Dither : 100Hz, ajustável de 100 a 200Hz
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tempos de subida e descida do solenóide B. O efeito do circuito rampa pode ser visto
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Aqui a tensão de referência é determinada pelo potenciômetro (40). Como a amplitude
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constante (freqüência de dither), mas variando a duração da entrada e saída.
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FILTRAGEM DO FLUÍDO HIDRÁULICO
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A figura abaixo mostra a quantidade e tamanho de partículas estranhas relacionadas
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VALOR BETA - Resulta de teste de múltiplos passos, conforme ISO 4572, com uma
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Designação dos componentes:
1- caixa
2- canalização
3- capa
4- O'ring
5- indicador óptico
6- O'...
Hidráulica Proporcional
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FUNCIONAMENTO DO FILTRO DE PRESSÃO
O fluxo passa através do elemento filtrante vindo de fora pa...
Hidráulica Proporcional
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Beta 10 = 100 significa que de 100 partículas que tem a área igual ou maior que 10
micra, 99 pe...
Hidráulica Proporcional
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CURVA CARACTERÍSTICA DO ELEMENTO
A curva característica é válida para óleo mineral com viscosid...
Hidráulica Proporcional
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Normas correspondentes à norma ISO 4401 (desenhos).
ISO 5781 - Válvulas de pressão, retenção e ...
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  1. 1. SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL CENTRO TECNOLÓGICO DE ELETROELETRÔNICA“CÉSAR RODRIGUES” CENATEC EM ELETROELETRÔNICA HIDRÁULICA PROPORCIONAL Rua Santo Agostinho 1717 - Horto - Belo Horizonte - MG - CEP 31035-490 Tel.: (031) 482-5582 - FAX (031) 482-5580 e-mail: cetel@fiemg.com.br - home page: www.senai-mg.org.br/cetel
  2. 2. Hidráulica Proporcional 2 Hidráulica Proporcional INTRODUÇÃO Tendo em vista a competitividade de mercado e a exigência cada vez maior de qualidade e custo, faz-se necessário uma adaptação das instalações de produção à essas exigências. A precisão de movimentos, forças e torques agregados aos respectivos pontos operacionais, representam a solução ideal para essa questão. Tais características figuram como grandes vantagens da hidráulica. As evoluções tecnológicas dos setores elétrico, eletrônico e de informática, contribuem decisivamente para a concepção de máquinas e de equipamentos hidráulicos cada vez mais precisos, culminando em processos de automatização nas mais diversas áreas da produção que aliam perfeição, segurança e principalmente qualidade. A evolução da técnica da automatização com comandos hidráulicos iniciou-se no âmbito das válvulas direcionais como as válvulas de comando (função on/off), cujos carretéis não podem assumir posições intermediárias. Mais tarde, seria utilizada nas indústrias a hidráulica de aviação, as válvulas de ação permanente ou servoválvulas, com função linear. Porém, o elevado custo e sensibilidade desse tipo de válvula limitou sua aplicação somente onde não se podia mais utilizar as válvulas de comando. Daí surgiu a necessidade de desenvolver um grupo de válvulas que ocupassem a posição intermediária entre as válvulas de comando e as servoválvulas. Essas válvulas são denominadas de válvulas proporcionais. Pertencente ao grupo das válvulas de ação permanente, as válvulas proporcionais têm características de tempo ajustável que permite qualquer posição intermediária, adaptando-se às condições operacionais necessárias. Quadro comparativo entre características de distinção entre válvulas de comando e proporcionais:
  3. 3. Hidráulica Proporcional 3 Válvulas de Comando Válvulas Proporcionais Comando Elétrico Tem uma função degrau acompanhada pelo carretel até o final do curso máximo. Pode assumir qualquer característica temporal vinculado ao deslocamento do carretel a essa característica. Curso do carretel Existe um diferencial de tempo (retardo) entre a aplicação do impulso elétrico e a posição final do curso, que corresponde ao tempo necessário para a formação de campo magnético até alcançar o final do curso. Tem características análogas ao comando elétrico, ou seja, pode ser colocado em qualquer posição intermediária. Saída de potência hidráulica Tem vazão (Q) correspondente ao deslocamento do carretel, fluxo máximo. Tem vazão (Q) correspondente ao deslocamento do carretel, fluxo regulável. Principais características entre servoválvulas e válvulas proporcionais: Característica Servoválvula Válvula proporcional Elemento de entrada Motor de torque Solenóides Corrente de comando 80mA 800 a 1500ma (máximo) Potência de comando (Watts) 10-2 a 100 101 a 102 Tempo de atuação (ms) <30 >30 Fase (-900 ) (Hz) >25 (a 200 Hz) <25 Amplitude (-3dB) >25 (a 200 Hz) <25 Sensibilidade de reação (%) <0,5 <1 Característica Linear (interseção em zero) Não-linear (sobreposição) Histerese 3% (compensado no circuito de regulagem) 10% (3 a 4% com zumbido) Filtragem 5 a 10 (absoluto) 25 (absoluto) Resistência mais sensível mais robusto Aplicações Circuitos de regulagem em malha fechada Circuito de comando TIPOS DE ATUADORES Atuação manual: É a técnica mais simples utilizada para influenciar na potência hidráulica. Embora o projeto seja relativamente simples, tem a desvantagem de contar com linhas hidráulicas longas.
  4. 4. Hidráulica Proporcional 4 Atuação eletromagnética: Enrolamento móvel: O resultado da interação entre os campos magnéticos de um imã permanente e um enrolamento móvel provoca um movimento ascendente e descendente proporcional à corrente consumida. Tem a vantagem de possuir alto grau de precisão, porém grande volume e peso construtivo, relacionado ao movimento executado. Motor de torque: Grande utilização em servo válvulas. Consiste de dois enrolamentos dispostos na armadura com molas de torção localizadas no campo magnético de um imã permanente. A magnetização da armadura ocorre com o fluxo de corrente pela bobina.
  5. 5. Hidráulica Proporcional 5 O torque resultante move a armadura contra a mola, sendo o percurso proporcional à corrente. A grande vantagem da utilização do motor de torque é o seu ótimo comportamento dinâmico, porém os altos custos de produção tornam muito caro. SOLENÓIDE PROPORCIONAL 0 solenóide proporcional surgiu com o desenvolvimento adicional do chaveamento magnético (seus princípios de funcionamento serão detalhados posteriormente ).
  6. 6. Hidráulica Proporcional 6 Sistemas dos solenóides. Geralmente os solenóides proporcionais são solenóides de corrente contínua para o comando elétrico linear de Válvulas. Distinguem-se os solenóides comandados por força e os solenóides comandadas por curso com ou sem (regulagem de posição) “malha fechada". Comparação do solenóide proporcional (comandado por curso) com o solenóide standard. Esta representação mostra que a força magnética F no solenóide standard e uma corrente de entrada I constante, depende do curso magnético(h). Isto significa: a força magnética aumenta quando aumenta o curso magnético (h ). Para a faixa de trabalho do solenóide proporcional, porém, a força magnética Fx depende apenas da corrente da entrada Ix. Isto significa que a uma corrente de entrada Ix constante, a força magnética Fx também se mantém quase constante sobre todo o curso magnético h. Como o custo e a performance igualam-se à demanda, esse tipo tem tido grandes avanços no mercado consumidor nos últimos anos . É preferível mudar a força magnética através da mudança de corrente do que através da mudança de tensão. Em uma bobina normalmente ocorrem variações de temperatura ocasionando mudanças de sua resistência característica, portanto o controle pela simples variação de tensão não garante uma proporcionalidade em relação à força magnética. Motor de passo: Por causa da perfeição, o motor de passo deveria também ser mencionado aqui. 0 motor de passos é distinguido de outros atuadores através de suas condições de acionamento digital. Aqui, dois enrolamentos são alojados sobre um ímã permanente que serve como rotor. 0 rotor pode ser girado passo a passo através de reversão magnética do núcleo em arco de um eletroímã e usando uma corrente que muda (de acordo com o tempo) o fluxo através do enrolamento.
  7. 7. Hidráulica Proporcional 7 Vantagem: acionamento digital. Desvantagem: circuito complexo. Uso limitado sem perdas mecânicas ou elétricas. ÁREAS DE APLICAÇÕES PARA SOLENÓIDE PROPORCIONAL Em aplicações práticas, freqüentemente é necessário fazer deslocamentos ou forças proporcionais à corrente elétrica. Isto pode ser feito por solenóide proporcional. Vantagens das válvulas proporcionais sobre as convencionais: - adaptação constante de forcas e velocidades - controle remoto elétrico - circuito hidráulico reduzido O diagrama a seguir mostra a válvula proporcional como um componente de ligação na tecnologia de controle, a válvula proporcional é a interface entre um controlador e o comando hidráulico. Esquema geral de um controlador com válvula proporcional: 1- controle remoto manual 2- controle programado 3- eletrônico 4- estágio amplificador
  8. 8. Hidráulica Proporcional 8 5- válvula proporcional 6- máquina 7- feedback (realimentação) FORMAS DE CONTROLE CONTROLE REMOTO MANUAL Controle remoto mecânico-elétrico. Inclui as aplicações: a) injeção de concreto b) Plataformas elevadoras c) escavadoras CONTROLE PROGRAMADO Programação por enlace ou controlador lógico programável. Usado para controlar seqüências de programação. CONTROLE ELETRÔNICO Este controle é utilizado em demandas elevadas para precisão e velocidade. As vantagens da tecnologia proporcional baseadas em exemplos deste tipo de controle são mostrados a seguir: Primeiramente, o problema de controle direcional de um cilindro é resolvido com válvulas convencionais. 0 circuito hidráulico requer somente o uso de uma simples válvula 4/3 vias proporcional. CONTROLE DE VELOCIDADE DE UM CILINDRO a) Solução utilizando válvulas eletro-hidráulicas pilotadas. Válvulas operadas digitalmente executam os valores ajustados nas válvulas controladoras de fluxo. Partidas, paradas, mudanças de direções e velocidades são totalmente repentinas.
  9. 9. Hidráulica Proporcional 9
  10. 10. Hidráulica Proporcional 10 b) Solução com uma válvula proporcional de controle direcional. (sem fazer uso da possibilidade de ajustar rampas por transições graduais). Relés operados digitalmente executam o valor ajustado pelo potenciômetro, tornando a vazão hidráulica proporcional e também a saída, permitindo movimentos proporcionais do cilindro através da válvula. A partida das transições entre os vários estágios de comutação são ainda repentinos. Diagrama tempo-deslocamento: c) Solução com válvula proporcional direcional usando o gerador de rampas para aceleração e desaceleração. Quando o potenciômetro de rampa é ajustada, os valores ajustados solicitados não são atingidos bruscamente mas sim com os incrementos e decrementos lineares de acordo com os valores especificados. Para cada saída do amplificador proporcional, existe normalmente um potenciômetro para ajustar a rampa de subida e um para a descida. 0 tempo de rampa depende do ajuste do potenciômetro e do nível do valor ajustado.
  11. 11. Hidráulica Proporcional 11
  12. 12. Hidráulica Proporcional 12 TECNOLOGIA PROPORCIONAL Neste capítulo veremos as qualidades do solenóide proporcional tal qual apresentamos no capítulo 1 e sua interação com o estágio de atuação hidráulica. CONSTRUÇÃO Solenóides proporcionais são construídos de acordo com os mesmos princípios dos tipos lineares convencionais. As características mais importantes que os distinguem dos solenóides de chaveamento convencionais são as seguintes: a) a natureza da forca magnética - característica de deslocamento. b) maior precisão dos componentes individuais influenciando o efeito magnético. c) baixo atrito da armadura magnética. d) o impacto normalmente menor. Para atingir a função proporcional na região de deslocamento de potência, a curva característica forca magnética -deslocamento, é adequada a sua aplicação particular. Isto se consegue experimentalmente Pelo CONE DE COMANDO. As forças magnéticas são comparáveis àquelas dos solenóides de controle simples do mesmo tamanho. Comportamento análogo deslocamento-corrente de um solenóide Proporcional que age contra uma mola: a) Característica força – deslocamento b) Característica corrente –deslocamento De 1 a 4 – característica força – deslocamento para corrente I1 a I4 e 5 para característica da mola. Aqui é apresentada a característica de um solenóide proporcional. A característica força-deslocamento é projetada para ser horizontal ou angular. Desta forma, pontos de intersecção entre a força magnética e a forca contrária são atingidas possibilitando um posicionamento preciso e, portanto, existe uma relação proporcional entre o deslocamento e a corrente. Também existe proporcionalidade entre a corrente I e a forca F exercida pela armadura do solenóide.
  13. 13. Hidráulica Proporcional 13 Relação linear entre forca e corrente: 0 solenóide proporcional pertence ao grupo de solenóide de corrente contínua e é um transdutor eletro-mecânico que converte o sinal elétrico de entrada em um sinal mecânico de saída. CONSTRUÇÃO DO SOLENÓIDE 1-núcleo do pólo 7 -mola de pressão 2-haste de guia 8 -mancal limitador de impacto (percurso) 3-mancal de bucha-DU 9 -tampa 4-anel amortecedor 10-câmara do núcleo 5-campo magnético 11-armadura 6-bobina de operação 12-cone de controle PRINCÍPIO DE CONSTRUCÃO Existem dois tipos de construção: - válvula de assento - válvula de cursor
  14. 14. Hidráulica Proporcional 14 0 solenóide proporcional (simbolicamente representado por um quadrado transpassado diagonalmente por uma seta indicando ajuste) converte um sinal elétrico de entrada em um deslocamento. Isto pode ser transferido para uma válvula de mola previamente pressionada ou para uma válvula de cursor com retorno por mola. SISTEMA SOLENÓIDE 0 solenóide proporcional pode ser distinguido do solenóide comutador pela interrupção na câmara do núcleo . Este é um anel intermediário estreito geralmente cônico não magnético denominado "CONE DE CONTROLE". Isto influencia a distribuição das linhas do campo magnético de tal forma que uma força magnética quase constante seja produzida. Isto é proporcional à corrente elétrica de entrada e quase constante durante todo o percurso da armadura. LINHAS DE FLUXO MAGNÉTICO Padrão detalhado das linhas do fluxo magnético na região do cone de controle. A figura ilustra o padrão detalhado das linhas do fluxo magnético na área de ação das folgas e do cone de controle. A corrente que passa pelo enrolamento gera um fluxo de linhas magnéticas que em parte corre através da folga axial para a armadura. Devido à pequena resistência magnética, a maior parte das linhas magnéticas passa através da folga radial sendo desviada pelo CONE DE CONTROLE. SISTEMA SOLENÓIDE ASSOCIADO ÀS VÁLVULAS HIDRÁULICAS Solenóides proporcionais são utilizados para controlar pressão, fluxo e direção. 0 sinal de saída hidráulico é proporcional ao sinal de entrada elétrico.
  15. 15. Hidráulica Proporcional 15 VÁLVULA LIMITADORA DE PRESSÃO PROPORCIONAL Com a válvula limitadora de pressão proporcional, as operações de alteração de pressão , podem ser ajustadas eletricamente. Projeto: 0 dispositivo consiste em um cartucho que pode ser fixado (fig. 1) e inserido numa base especial (fig.2). Montagem furo padrão A6 DIN 24340 - ISO 04401*
  16. 16. Hidráulica Proporcional 16
  17. 17. Hidráulica Proporcional 17 FUNCIONAMENTO: 0 método de operação corresponde àquele da válvula convencional limitadora de pressão pilotada. A haste do solenóide proporcional (1) atua no cone de vedação via mola (4). Com o assento de vedação forma-se o estágio de piloto. 0 solenóide proporcional que controla o movimento do cone produz a força de sustentação necessária para o estágio piloto via mola (4). Então a alteração da pressão é especificada pelo estágio piloto. Enquanto a pressão na entrada A não excede este valor, a mesma pressão existe em ambos os lados do pistão principal (ó) e os dois estágios estão fechados para mola (5) e pistão (ó), formando o estágio principal. Se a pressão que foi ajustada é excedida, a válvula de assento (2), (3) abre. 0 piloto de controle central fluindo via (Z) causa uma queda de pressão nos estreitamentos (7) e (8) abrindo o estágio principal. 0 estado de equilíbrio é encontrado quando a pressão em (A) atingir o valor preestabelecido. A mola (5) tem a função de manter um resíduo de pressão na entrada A quando o solenóide está desenergizado . Este valor é continuamente somado a pressão de controle especificada. Observação: A canalização (Z) para o fluxo de retorno do piloto central deve estar sempre conectada ao tanque. CURVA CARACTERÍSTICA DA VÁLVULA LIMIITADORA DE PRESSÃO PROPORCIONAL CURVA CARACTERÍSTICA CURVA CARACTERÍSTICA CORRENTE – PRESSÃO FLUXO - PRESSÃO DADOS TÉCNICOS: pressão máxima: 16000KPa (1600bar/2320psi) pressão ajustada a 700 mA: 6000 KPa (60bar/850psi) tensão nominal: 24V corrente nominal: 700 mA resistência nominal 200C/600C: 24/30 Ohm
  18. 18. Hidráulica Proporcional 18 histerese (com Dither): 2 a 4% I nominal resposta de sensibilidade: < 1% I nominal reprodutibilidade: melhor que 15% P nominal filtragem: 20 micro metro absoluto variação da viscosidade: 16 a 85mm2 /s (CST) VÁLVULA PROPORCIONAL DE CONTROLE DIRECIONAL 4/3 VIAS A válvula proporcional 4/3 vias é um dispositivo que influencia a direção e o número da relação de fluxo. Projeto : Funcionamento: O carretel (a) é ativado diretamente pelo solenóide proporcional. Se não há corrente de controle no solenóide, o carretel é mantido na posição central pelas molas de reposição ( l ) e ( 3 ), com a ativação elétrica, o solenóide desenvolve uma força que é proporcional à corrente de controle. Por isso o carretel é movido contra a mola do solenóide oposto até que o equilíbrio entre a forca magnética e a forca da mola seja observado. O movimento do carretel causa modificação na secção de fluxo, modificando a relação de fluxo.
  19. 19. Hidráulica Proporcional 19 CURVA CARACTERÍSTICA DE FLUXO DA VÁLVULA PROPORCIONAL DIRECIONAL 4/3 VIAS DADOS TÉCNICOS: pressão máxima de operação 6000 Kpa (160bar /2320 psi) Relação de Vazão Nominal 14 1/min (10 bar/controle degrau) com 700 mA Tensão Nominal 24 Vdc Corrente Nominal 700 mA Histerese (com Dither) < 8% Reprodutibilidade < 4% Filtragem 20 micro m Absoluto Variação de viscosidade 16 a 85 mm2 (cst) TERMIINOLOGIAS - VALORES CARACTERÍSTICOS Para a avaliação de válvulas proporcionais, os valores característicos serão detalhados a seguir: a) Sensibilidade da resposta:
  20. 20. Hidráulica Proporcional 20 Caso um sinal de entrada crescente ou decrescente, pare ou reinicie (no mesmo sentido), não há nenhuma resposta imediata do sistema hidráulico. O valor de sinal de entrada necessário para promover essa resposta é expresso em porcentagem da corrente máxima. Isto é conhecido como sensibilidade de resposta. Sensibilidade de resposta = Delta Ia x 100% ---------------------- I max A sensibilidade de resposta e a resolução controla o degrau do sinal de saída, mesmo que o sinal de entrada seja análogo. b) Linearidade e histerese: Histerese é a medida do atrito no carretel e a perda mecânica e magnética no enrolamento. Histerese: é expressa em valor como sendo desvio percentual máximo do sinal de entrada para o mesmo fluxo através de toda linha característica (de zero para máximo e de máximo para zero). 0 desvio é expresso como sendo o valor percentual máximo.
  21. 21. Hidráulica Proporcional 21 Histerese da corrente = Delta I x 100% -------------------- I max 0 desvio da linearidade é a metade da figura, entre as duas retas tangenciais em relação à linha característica. Deslocamento zero: Por intermédio de um potenciômetro é possível ajustar uma corrente específica de magnetização e, portanto, reduzir a zona morta. Fluxo zero: Válvulas direcionais diretamente controladas: 0 vazamento interno de P para A e P para B sem sinal de entrada elétrico é denominado fluxo zero. Este vazamento depende da pressão na entrada P. Válvulas direcionais indiretamente controladas: Os vazamentos ou perdas de fluxo de óleo do piloto e os vazamentos de óleo de P para A e P para B. com um sinal de entrada = zero também são denominados fluxo zero. 0 vazamento de óleo depende da pressão em P. Reprodutibilidade: Em válvulas direcionais e de pressão, para uma dada corrente de entrada, a válvula produzirá uma certa resposta (fluxo, pressão) no sistema hidráulico. Dependência da temperatura: A resistência do enrolamento dependente da temperatura. O coeficiente de expansão "alfa", a variação de temperatura "delta" e a resistência inicial "Ro" produzem a resistência de trabalho Rw. Rw = Ro + ( 1 + "alfa" . "delta" ) "alfa" = 0.00391 / graus celcius (valor para o cobre)
  22. 22. Hidráulica Proporcional 22 Se o solenóide proporcional for trigado com uma fonte de corrente contínua (conversor U/I), a modificação da temperatura não terá importância. Sobreposição: a) Sobreposição zero: Não havendo corrente de entrada o carretel fica centrado; não há fluxo. Se a corrente de entrada movimentar o carretel para fora do centro, as bordas de controle deslizarão na direção apropriada. b) Sobreposição positiva: As secções transversais de controle permanecem fechadas na região /e/ < "delta e". Com /e/ > “delta e" ocorre um fluxo contínuo através das bordas de controle.
  23. 23. Hidráulica Proporcional 23 c) Sobreposição negativa: Na região /e/ = 0 ocorre um fluxo contínuo através de ambas as bordas de controle. Com /e/ > "delta" ocorre um fluxo contínuo através de apenas uma borda de controle. Os vazamentos internos lubrificam cantos vivos com características Q = f (e) e evitam que Q fique igual a zero em toda a faixa e = +/- "delta e". Fluxo zero: Vazamentos internos com e = 0 são denominados fluxo zero. Curva característica de uma válvula de controle com sobreposição: Erro de inversão: Quando um sinal de entrada gradual crescente ou decrescente é interrompido, a variação da saída hidráulica também será interrompida. Se o sinal de entrada for invertido, o sinal de saída hidráulica não mudará instantaneamente. O erro de inversão é o valor no qual o sinal de inversão tem que variar para produzir uma resposta hidráulica. Ele é expresso como uma porcentagem do máximo. "delta" Iu Erro de inversão =------------ x 100 X Imáx
  24. 24. Hidráulica Proporcional 24 CONTROLE ELETRÔNICO GENERALIDADES As válvulas proporcionais de pressão e direcionais utilizadas necessitam, para sua operação, de uma corrente contínua variável entre 0 e 800 mA . Para gerar uma corrente contínua estável, variando-a com baixa potência, é necessário um amplificador eletrônico. PRINCÍPIOS CONSTRUTIVOS DO AMPLIFICADOR a) Parte principal da fonte de tensão: b) Parte de controle -Pré-ajuste externo do valor -Pré-ajuste interno do valor (possibilidade de expansão com placas adicionais) -Geração da rampa -Deslocamento zero -ondulação c) Estágio de saída com: -Amplificação de potência -Conversor de tensão-corrente (transdutor U/I) -Regulador da corrente constante
  25. 25. Hidráulica Proporcional 25 AMPLIFICADOR PROPORCIONAL DE UM CANAL Vários grupos de circuitos eletrônicos são requeridos para controlar o solenóide proporcional. 0 amplificador proporcional de um canal que será descrito aqui é um projeto simples e sua estrutura é puramente didática.
  26. 26. Hidráulica Proporcional 26 1- Pólo 0v da fonte de alimentação (-) a- Pólo 24v da fonte de alimentação (+) 3- Pólo saída do amplificador (sem polarização para válvula) 4- Pólo saída do amplificador (-) (não é igual a 0v) ' 5- Led controle do amplificador 24v alimentado 6- Led controle do amplificador + 15v alimentado 7- Led controle do amplificador - 15v alimentado 8- Potenciômetro de precisão de 10 posições para pré- selecionar valores de referência internos. 9- Chave para pré-selecionar valores "interno ou externo". 10- Chave liga-desliga para rampa.* 11- Relé 24v para desligar as rampas.* 12- Potenciômetro para ajuste de tempo de rampa para sinais de entrada crescentes. 13- Potenciômetro para ajuste do tempo de rampa para sinais de entrada decrescentes. 14- Pino de entrada externo.(valores de referência de 0 a + 10V). 15- Terra interno (pode ser conectado ao 0v). 16- Símbolo para amplificador 17- Representação simbólica da função RAMPA 18- Led controle "saída" de corrente, a intensidade luminosa indica a intensidade de corrente. 19- Led controle "rampa decrescente ligada" 20- Led controle "rampa crescente ligada" 21- Potenciômetro "corrente básica ou mínima" 22- Potenciômetro "corrente máxima" 23- Potenciômetro "freqüência de dither" * A rampa está efetivamente ligada quando a chave de rampa está na posição ligada e o relé desenergizado.
  27. 27. Hidráulica Proporcional 27 DADOS TÉCNICOS DO AMPLIFICADOR PROPORCIONAL DE 1CANAL Tensão de alimentação: 24 VDC + 10% (Ripple residual <10%) Formado internamente por: Tensão de alimentação: +/- 15 V Corrente de saída: 0 a 700 mA, corrente nominal pode atingir até 1,5 A , com modulação de pulsos. Tempo de rampa: 0,1 a 5 segundos Corrente básica mínima ajustável : 0 a 500 mA Corrente básica máxima ajustável: 350 mA a 1,5 A Freqüência de dither: 100 Hz; ajustável de 100 a 200 Hz Entrada de valor de referência "externo": 0 a +/-10V ; resistência de entrada de 75 Kohm Desativar rampa externa: Relé de 24 V / 30 mA, sem polaridade obs: Todas as entradas e saídas são à prova de curto-circuito e estabilização de voltagem para 24V. PARTIDA E TESTE DAS FUNÇÕES ATUAÇÃO ELÉTRICA DA VÁLUVLA A válvula proporcional pode ser ligada à saída do amplificador (3,4). Se a chave (19) "INT - EXT" está em INT, o potenciômetro de 10 voltas pode ser usado para ajustar o sinal da corrente de saída para o solenóide, o LED (18) alterará seu brilho com o aumento ou a diminuição da corrente. FUNÇÃO RAMPA A função rampa impede que o sinal chegue ao seu nível máximo instantaneamente, fazendo com que isto ocorra gradativamente com um certo atraso de tempo .
  28. 28. Hidráulica Proporcional 28 As variações do tempo para subida e descida do sinal são obtidas usando os potenciômetros (12) e (13). A função rampa é ativada pela chave (10) e desativada pelo relé (11). Quando as rampas estão ativadas, os LEDS (19) e (20) acendem. O efeito da função rampa pode ser facilmente notado se a máxima corrente for ajustada no potenciômetro (8) e for comutada a chave (9) para "EXT" (com valor zero no "EXT"). A comutação da corrente pode ser observada no LED (18) através de sua luminosidade. Os potenciômetros (12) e (13) dos tempos de rampas podem ser levados para a direita até atingirem o valor máximo de atraso de tempo ( valor máximo de rampa ). Para efeito de comparação, o valor de referência ajustado pode ser comutado quando a função rampa estiver desligada. DESCRIÇÃO DAS FUNÇÕES: GERAL A principal tarefa da hidráulica proporcional é converter um valor de entrada elétrica contínua para um sinal hidráulico igualmente contínuo. Entretanto deve ser possível por um potenciômetro variar continuamente o controle da corrente do solenóide do 0 ao máximo valor. Uma súbita alteração no valor de referência pré-selecionado não pode ser passada diretamente para a válvula, a não ser que esta permita assumir grandes picos de pressão ou sobrecargas mecânicas do sistema. Um módulo constituído por diagramas de blocos é usado para esta simples tarefa, como é mostrado abaixo: Se examinarmos detalhadamente cada bloco vemos que o esquema abaixo mostra o projeto de um amplificador proporcional.
  29. 29. Hidráulica Proporcional 29 VALORES DE REFERÊNCIA A princípio, nenhuma fonte de corrente direta variável pode ser usada como um gerador de valor de referência, com a pré-condição que os dispositivos ( o amplificador proporcional e a fonte de corrente direta ) tenham um terra comun e a área de voltagem entre 0 e 10 V. Os valores de referência podem ser gerados de diferentes formas: CIRCUITO DE RAMPA Como já havíamos mencionado na introdução, a rampa é necessária na prática para atrasar as mudanças dos valores de referência para a válvula. O circuito mostra o seguinte comportamento. a) Valor pré-selecionado de referência interna: Chave seletora (9) na posição "INTERNA": Aqui a referência é determinada pela posição do potenciômetro (18) . A variação do sinal de 10V é distribuída para 10 voltas, assim é possível ajustar a válvula proporcional com grande sensibilidade. Para a esquerda (0.0) = Valor de referência mínima (0V) Para a direita (10.0) = Valor de referência máxima (10V) b) Valor pré-selecionado de referência externa: Chave seletora (9) na posição "EXTERNO": A corrente direta na variação de 0 a 10V pode ser externamente ajustada através de dois pinos de entrada (14) e (15),diferentes potenciômetros podem ser conectados via lógica de relés. Isto também é possível para construir loops de controle fechado via valores pré-selecionados na referência externa e também com um computador via conversor D/A. Em muitos sistemas ele é necessário, por exemplo, para acelerar rapidamente e parar lentamente um atuador. isto é obtido quando a variação do tempo para a modificação do sinal de 0 ao máximo ou do máximo ao zero é ajustável. 0 ajuste para o aumento (aceleração) e a diminuição (atraso) é separado, a variação do tempo está situada entre 0,1 e 5 segundos. O tempo de rampa que foi ajustado para o valor máximo de referência, portanto, onde há um pequeno valor de referência, um pequeno tempo de rampa é produzido.
  30. 30. Hidráulica Proporcional 30 Exemplo: Com o mesmo ajuste de rampa um longo tempo de rampa resulta do valor de referência 2 para o valor de referência 1.Para demonstrar a influência circuito de rampa, o amplificador proporcional de um canal possibilita as seguintes facilidades: - ajuste do valor de referência no potenciômetro (8) pode ser ligado ou desligado pela chave (9). - mesmo processo pode também ser obtido através do relé (11). - Os sinais dos LEDS (19) e (20) indicam que o circuito de rampa está ativo. ESTÁGIO DE SAÍDA Neste circuito, o sinal de entrada preparado é convertido para sinal de saída. 0 grau de saída do amplificador é indicado pela luminosidade do LED (18). A fim de eliminar as mudanças na resistência elétrica do solenóide, os solenóides proporcionais são dirigidos por uma corrente controlada. A força de um solenóide é determinada pela intensidade da corrente. 0 atrito estático da armadura reduz grandemente a curva característica de um solenóide. Entretanto, a armadura é mantida em uma oscilação contínua mínima até que somente o atrito de movimentação seja efetivo. Por esta razão, o sinal de saída é pulsado com modulação, a freqüência do sinal permanece a mesma (freqüência de dither), mas está ligando e desligando na variação do comprimento. A freqüência de dither pode ser ajustada com o potenciômetro . (Trimming, no lado oposto do módulo ) de 100.Hz até 200 Hz. No caso da válvula estar parcialmente trigada, o sinal de dither chega a fazer um ruído de zumbido.
  31. 31. Hidráulica Proporcional 31 A curva característica do amplificador é transferida com o valor de referência zero , a válvula está trigada no ponto hidráulico. No caso de válvulas proporcionais da FESTO DIDACTIC, a partida da zona de trabalho é aproximadamente 150 mA. AJUSTE DA CORRENTE MÍNIMA E MÁXIMA A fim de permitir a compensação dos efeitos da SOBREPOSIÇÃO da válvula e o solenóide proporcional, cuja curva característica não é linear até que um ponto de reação seja encontrado, uma corrente determinada (corrente mínima) flui com uma constante de referência de sinal de valor zero. A corrente mínima pode ser ajustada pelo potenciômetro (21) na face frontal do amplificador, para coordenar o amplificador em diferentes válvulas.
  32. 32. Hidráulica Proporcional 32 O ponto final da curva característica do amplificador é determinado pelo ajuste da corrente máxima. O valor de referência máxima (valor de referência do potenciômetro 8, para a direita), pode ser ajustado para a corrente de saída 700 mA com o potenciômetro, alcançando a máxima resolução possível no potenciômetro de valor de referência. OBS: Um amperímetro universal pode ser usado para medir a corrente elétrica quando este é conectado na linha do plug do solenóide. CONTROLE ELETRÔNICO 0 amplificador mostrado na figura abaixo possibilita um controle analógico do solenóide através da tensão de entrada (Ue) ou com o uso do potenciômetro de precisão . Ele também possibilita a seleção de até quatro valores fixos de controle para válvulas de controle proporcional. Isso corresponde a até quatro velocidades, controlando tanto o curso de avanço quanto o curso de retorno de um cilindro, ou ainda, a direção do sentido de um motor hidráulico. Além disso, as rampas podem ser utilizadas para fazer mudanças suaves de velocidades ou sentido. A figura anterior representa o princípio construtivo de um amplificador analógico para válvulas. 1- Ajuste de velocidades 2- Ajuste de rampa
  33. 33. Hidráulica Proporcional 33 3- Deslocamento zero 4- Ondulação 5- Conversor U/1 FUNCÕES PARA ADAPTAÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO GERADOR DE RAMPAS Quando o gerador de rampas está ligado, a taxa de mudança na saída entre valores fixos selecionados é controlada. Para cada saída há dois potenciômetros controlando os tempo de rampa , um para a rampa ascendente e outro para a rampa descendente. 0 ajuste destes potenciômetros modifica a velocidade com que o sinal de saída varia entre dois parâmetros. Se a variação for de 0 a 100% , o tempo de rampa pode ser ajustado de 0,1 a 5 segundos. se a mudança for apenas uma percentagem de variação máxima (por exemplo 40%) , o tempo de rampa será uma porcentagem proporcional ao tempo de rampa selecionado. Por exemplo, se o tempo máximo de rampa for ajustado para 5 segundos e a variação for de 40% da faixa, o tempo de rampa resultante será de 2 segundos (ver figura). Com o gerador de rampa é possível evitar solavancos causados Pela operação incorreta e é fácil atingir aproximações suaves nas posições finais. As rampas podem ser ajustadas independentemente dentro de limites amplos em cada lado da válvula, tanto na fase de aceleração quanto na fase de repouso, garantindo um ajuste otimizado para a instalação. VALORES FIXADOS Entende-se por valores fixados aqueles que podem ser ajustados no amplificador de controle e que podem ser acionados externamente através da geração de sinais e trigagem eletrônica (microprocessadores) sempre combinados. Eles são utilizados principalmente para executar posicionamentos de alimentação através de chaves limitadoras de equalização rápida e a velocidade de deslocamento ou para possibilitar a chamada de vários valores de referência para válvulas proporcionais. DESLOCAMENTO ZERO A resultante da sobreposição positiva do carretel da válvula proporcional é uma zona morta. Essa zona morta é uma fonte de imprecisão nos controles de sensoreamento. Para que se possa eliminar a zona neutra, o amplificador de controle deve possuir uma grande amplificação na posição zero para que se possa alcançar a região de
  34. 34. Hidráulica Proporcional 34 potência do lado correto da válvula com um pequeno sinal de controle, por ex. vencer a zona. neutra. Entretanto a amplificação não deve ser grande demais, caso contrário, não haverá uma posição de zero bem definida. ONDULAÇÃO Melhoramento das características de histerese quando se aciona o solenóide com corrente contínua pura, os efeitos de histerese magnética e atrito (stick-slip) tornam-se perfeitamente perceptíveis, causando características indesejáveis de controle para as válvulas proporcionais. É possível conseguir uma importante redução desses efeitos indesejáveis quando a corrente contínua é sobreposta por uma componente de corrente alternada (oscilação). Isso faz com que o carretel da válvula oscile continuamente. Esse atrito é praticamente eliminado, reduzindo bastante a histerese magnética. característica corrente-pressão de uma válvula proporcional de alívio de pressão. Linha pontilhada = sem oscilação Linha cheia = com oscilação Esta figura representa o efeito da oscilação sobre a histerese da válvula. Uma freqüência e amplitude adequadas tem que ser selecionadas, de tal forma que o efeito desejável não atinja negativamente outras características de controle nem a função hidráulica. Freqüências entre 100 a 200 Hz são adequadas com
  35. 35. Hidráulica Proporcional 35 aproximadamente 20% da corrente nominal . A oscilação resultante tem a amplitude de aproximadamente 1 a 5 centésimos de milímetro. ESTÁGIO FINAL (CONVERSOR U/I) É característica das válvulas proporcionais que a saída hidráulica (pressão, fluxo) seja diretamente proporcional á corrente do solenóide. Daí surge a tentativa eletrônica de converter o valor de tensão de referência U (do potenciômetro ou outro sinal) na corrente I para alimentar o solenóide determinado por um valor de referência isolado. Flutuações na tensão da linha (limites) e aquecimento do solenóide não poderão ter efeito nessa corrente. Essa fonte de corrente constante é executada com um loop de controle eletrônico que, continuamente, compara o valor de referência aplicado á entrada com o valor real de corrente medido por um SHUNT (por ex: resistência de valor mínimo atravessada por uma corrente magnética, controlando o estágio final ). Essas medidas resultam automaticamente num curto circuito de proteção do amplificador de controle. A figura abaixo mostra um esboço do projeto do circuito e o diagrama de fluxo do sinal de um conversor U/1.
  36. 36. Hidráulica Proporcional 36 AMPLIFICADOR PROPORCIONAL DE 2 CANAIS 0 amplificador de dois canais traz internamente todos os circuitos necessários para controle de válvulas proporcionais com dois solenóides. Pode, portanto, controlar movimentos em duas direções. A princípio, os grupos de funções são os mesmos que o amplificador de um canal (Ajuste de referência, circuito de rampa, estágio final, etc...). Designação dos componentes da placa amplificadora: 1- Pólo negativo (fonte de alimentação) 0V 2- Pólo positivo (fonte de alimentação) 24V 3- Pólo saída positivo A (sem polaridade para solenóide) 4- Pólo saída negativo A (sem polaridade para solenóide) 5- Pólo saída positivo B (sem polaridade para solenóide) 6- Pólo saída negativo B (sem polaridade para solenóide) 7- LED controle "24 V ligado " 8- LED controle "+ 15 V ligado" 9- LED controle "- 15 V ligado"
  37. 37. Hidráulica Proporcional 37 10- Entrada externa, valor de referência analógico 0 a +10V 11- Terra interno, pode ser conectado a 0 V 12- Potenciômetro para constante 1 13- Potenciômetro para constante 2 14- Potenciômetro para constante 3 15- Potenciômetro para constante 4 16- Relé 24 V para seleção da constante 1, sem polaridade 17- Relé 24 V para seleção da constante 2, sem polaridade 18- Relé 24 V para seleção da constante 3, sem polaridade 19- Relé 24 V para seleção da constante 4, sem polaridade 20- Chave para seleção manual da constante 1 21- Chave para seleção manual da constante 2 22- Chave para seleção manual da constante 3 23- Chave para seleção manual da constante 4 24- LED controle constante 1 selecionada 25- LED controle constante 2 selecionada 26- LED controle constante 3 selecionada 27- LED controle constante 4 selecionada 28- Potenciômetro para ajuste tempo de rampa, solenóide A "subida" 29- Potenciômetro para ajuste tempo de rampa, solenóide A "descida" 30- Potenciômetro para ajuste tempo de rampa, solenóide B "subida" 31- Potenciômetro para ajuste tempo de rampa, solenóide B "descida" 32- Símbolo de representação função "rampa" 33- Potenciômetro "corrente mínima B" 34- Potenciômetro "corrente mínima A" 35- Potenciômetro "corrente máxima" 36- Símbolo para amplificador do solenóide A
  38. 38. Hidráulica Proporcional 38 37- Símbolo para amplificador do solenóide B 38- LED controle "corrente no solenóide A". A intensidade luminosa corresponde a intensidade de corrente elétrica. 39- LED controle "corrente no solenóide B". A intensidade luminosa corresponde a intensidade de corrente elétrica. 40- Potenciômetro de precisão com 10 posições para entrada do valor de referência interno 41- Chave de seleção do valor de referência (EXT/INT/FIX) 42- Chave "liga-desliga" para tempo de rampa (lado oposto da placa do amplificador). 43- Potenciômetro para ajustar a freqüência dither (lado oposto da placa do amplificador). DADOS TÉCNICOS DO AMPLIFICADOR DE 2 CANAIS Tensão de Alimentação: 24Vdc +/- 10%, ripple residual < 10% Gerado Internamente: Tensão de Alimentação: +/- 15V Corrente de Saída: 0 a 700mA, pode ser aumentado para 1,5A , com duração de Pulso modulado. Tempo de Rampa: 0,1 a 5 segundos Ajuste de Corrente Mínima: 0 a 500mA separado para cada solenóide Ajuste de Corrente Máxima: 350mA a 1,5A
  39. 39. Hidráulica Proporcional 39 Freqüência Dither : 100Hz, ajustável de 100 a 200Hz Entrada de valor de referência externa : 0 a + 10V, resistência de entrada de 100 Kohm Todas as entradas e saídas são protegidas contra curto-circuito e voltagem estabilizada para 24 V PARTIDA E TESTE DAS FUNCÕES Ativação manual da válvula: Uma válvula direcional proporcional pode ser conectada às saídas do amplificador (3),(4),(5) e (6). Os plugues dos solenóides A e B são designados para as saídas apropriadas. Potenciômetro de 10 posições interno (40) Quando a chave (41) está ajustada na posição "INT", 0 KNOB deste potenciômetro (40)pode ser usado para ajustar a corrente dos solenóides A e B, pois ambos os solenóides são controlados pelo mesmo potenciômetro na posição central. De 5.0 a 0.0 (à esquerda) o solenóide A é ajustado para o máximo e de 5.0 a 10.0 (à direita) o solenóide B é ajustado para o máximo. Os dois LEDS (38) e (39) indicam a saída que está ativa e a intensidade de corrente pela sua intensidade luminosa. POTENCIÔMETRO DE PRÉ-SELEÇÃO DE CONSTANTES Potenciômetros de constantes (12) a (15) são uma segunda possibilidade de ativação manual. A chave de seleção de valores de referência (41) é comutada para a posição (FIX - Constantes). A chave (20) é comutada para a posição "1", então o potenciômetro da constante 1 (12) está ativo. As outras três constantes não podem estar ativas pois uma sobreposição irá ocorrer. A posição central do potenciômetro corresponde à posição normal da válvula. À esquerda, o solenóide A é comutado para o máximo, à direita, o solenóide B é comutado para o máximo. FUNÇÃO RAMPA O circuito de rampa produz um retardo na subida ou descida do sinal de saída em relação a um sinal de entrada. O circuito de rampa "subida" (32) é ajustado com os potenciômetros (28 a 31). O potenciômetro (28) influencia o tempo de subida e o potenciômetro (29) o tempo de descida para o solenóide A. Da mesma forma (30) e (31) são decisivos para os
  40. 40. Hidráulica Proporcional 40 tempos de subida e descida do solenóide B. O efeito do circuito rampa pode ser visto claramente quando a saída A (0.0) ou a saída B (10.0) está ativada pelo potenciômetro (40), a chave (41) é comutada do "INT" (referência = máx.) para "EXT" (referência = 0). 0 tempo de progressão da corrente no solenóide pode ser visto na variação da intensidade luminosa dos LEDS (38) ou (39). Se o potenciômetro da rampa de "subida" estiver todo à esquerda e o potenciômetro de "descida" todo à direita, a influência do tempo de variação da rampa pode ser claramente observado. Descrição da função: 0 amplificador proporcional de dois canais contém grupos de funções similares ao amplificador de um canal: Geração de valores de referência, circuitos de rampa e estágio de saída para dois solenóides. Uma válvula usando dois solenóides torna complicado o projeto do amplificador. Sendo que a seleção dos valores de referências é também oferecida no mesmo circuito. VALORES DE REFERÊNCIA A tensão para os valores de referência estão entre - 10 V a + 10 V. Um valor de referência positivo controla a saída A, um valor negativo controla a saída B. Os valores de referência podem ser formados por três diferentes fontes. Com a chave de três posições (41) é decidido qual escolha será usada (EXT/INT/FIX). Somente uma fonte de tensão é ativada por vez. a) Pré seleção do valor de referência interna: A chave seletora do valor de referência (41) deve ser ajustada para "INTERNO" (posição central):
  41. 41. Hidráulica Proporcional 41 Aqui a tensão de referência é determinada pelo potenciômetro (40). Como a amplitude completa do sinal (para dois canais) é distribuída através de 10 posições, a válvula proporcional conectada pode ser sensivelmente ajustada. A posição central do potenciômetro (indicador = 5.0) corresponde à Posição normal da válvula. A saída A é totalmente ativada se girar à esquerda até atingir a indicação 0.0. A saída B é totalmente ativada se girar à direita até o indicador marcar (10.0). b) Pré seleção do valor de referência externa: Chave seletora de valores de referência (41) para a posição "EXTERNA" (EXT.). A tensão contínua (DC) entre - 10 V e + 10 V pode ser variada externamente via entradas (10) e (11). A chave seletora (41) possibilita a construção de controle de malha fechada com um computador por exemplo, com um conversor D/A via entrada de valor de referência externa. Neste caso a função de rampa é desligada (usando a chave 42 na parte traseira do amplificador), de outra maneira o ajuste do circuito de controle fica muito difícil. c) Constantes: Chave seletora (41) para a posição "FIXED" (fix): Quatro tipos diferentes de valores de voltagem podem ser ajustados usando os potenciômetros de (12 a 15). Estes valores são selecionados como valores de referência via contatos dos relés (16 a 19) ou via chaves (20 a 23) e passam para o estágio de saída através do circuito de rampa. Se a válvula proporcional está conectada à saída, a posição central do potenciômetro corresponde à posição normal da válvula: Girando-se à esquerda totalmente - 0 solenóide A trigado para o máximo. Girando-se à direita totalmente - 0 solenóide B trigado para o máximo. LEDS (24 a 27) cujo valor de tensão é selecionado pelos potenciômetros 12, 13, 14 ou 15 . Se alguns canais estão ativos os valores ajustados serão somados por exemplo: referência 1 = - 5V e referência 2 = +10V produzem um valor de referência final de = 5V. CIRCUITO DE RAMPA Com o amplificador proporcional de 2 canais é possível controlar movimentos em várias direções. Em muitas instalações isto é necessário, por exemplo, para permitir rápidas acelerações e paradas suaves que podem ser realizadas com a mudança no tempo de sinal de saída. Esta função pode ser realizada por um circuito de rampa. Desde que cada direção de movimento requeira uma aceleração diferente e um atraso diferente, quatro ajustes de rampas são obtidos, isto é, para cada direção a "subida" e a "descida" do sinal na área de tempo de 0,1 segundos a 5 segundos são ajustados separadamente (veja função rampa). 0 tempo de rampa é sempre ajustado para 100% do valor de referência, o que significa que diferentes valores resultam em diferentes tempos de rampa. Onde há a modificação do valor de referência acima da linha de referência (troca de direção) a "subida" torna-se efetiva como o atraso. Somente se o sinal mudar mais ou menos (a direção), há um chaveamento automático para a aceleração. ESTÁGIO DE SAÍDA O amplificador proporcional de 2 canais tem 2 estágios de saída idênticos. Para habilitar o reconhecimento da polaridade, os valores de referência positivos são atribuídos para o estágio final "A" e os valores negativos para o estágio final "B". No estágio final, o valor da voltagem de referência é convertido para a corrente do solenóide. O nível da saída do amplificador é indicado pelo brilho dos LEDS (38) e (39). A força no solenóide é determinada pela intensidade da corrente. Para eliminar o atrito na armadura esta é mantida em oscilação contínua de valor mínimo. Por esta razão o sinal de saída é modulado, ou seja: o sinal é determinado por uma freqüência
  42. 42. Hidráulica Proporcional 42 constante (freqüência de dither), mas variando a duração da entrada e saída. Dependendo do tipo de válvula, a freqüência de clock pode ser alterada por um potenciômetro (trimming) (43) para 100 até 200 Hz. 0 sinal dither chega a ocasionar um ruído no caso da válvula ser parcialmente trigada. CORRENTE MÍNIMA E MÁXIMA Onde o valor de referência = 0, não há fluxo de corrente. Uma mudança mínima no valor de referência é, entretanto, ativada com pequeno impulso de corrente para trigar o canal na corrente mínima. Desta maneira , a sobreposição do carretel na válvula pode ser eliminada, desde que a corrente adquirida para realizar isto seja obtida em um curto espaço de tempo.
  43. 43. Hidráulica Proporcional 43 A partida da área de trabalho para as válvulas proporcionais da FESTO DIDACTIC está situada aproximadamente a 150 mA e pode ser ajustada pelo potenciômetro (34) para a saída A e (33) para a saída B. Para obter uma maior resolução para o potenciômetro do valor de referência (35) com o valor máximo de referência (+10V ou - 10V) é usada a corrente de saída em 700 mA. FILTRAGEM Regras básicas para a operação com válvulas proporcionais eletro-hidráulicas. 1- Filtragem total imediatamente antes da entrada na válvula (grau de filtragem 10 mícrons com indicador de sujeira). 2- Reservatório à prova de poeira com um filtro de ar com malha compatível com o equipamento. 3- Antes da instalação da válvula proporcional deve-se executar uma pré-filtragem em todo o sistema, em ambos os sentidos. 4- Drenar cuidadosamente o sistema. 5- Usar apenas óleo com a qualidade indicada. Viscosidade do óleo geralmente de 20 a 30 mm2 /s (CST).
  44. 44. Hidráulica Proporcional 44 FILTRAGEM DO FLUÍDO HIDRÁULICO Uma das condições mais importantes para uma utilização sem Problemas em uma instalação hidráulica é que o fluído hidráulico seja mantido rigorosamente limpo. Uma filtragem eficiente requer: 1- Na medida do possível, uma circulação contínua e completa do fluído sujo em apenas uma direção, passando por um filtro. 2- Reduzir ao máximo o intervalo de tempo Ti até que porcentagem de pureza necessária para a partida seja atingida (ver figura a seguir). 3- T2 é o maior intervalo de tempo de operação possível até que seja atingido o nível de contaminação (ver figura a seguir no ponto C). 4- Durante o funcionamento, deve-se remover rapidamente por filtragem , as partículas de material no ponto onde elas aparecem. 0 processo de filtragem é afetado por: a) Tipo de filtro : Tamanho da malha, densidade, material, volume. b) Posição do filtro em relação a filtragem do escoamento. c) Dimensionamento de filtragem do escoamento relacionado com o volume disponível de fluído ou quantidade de contaminação por unidade de tempo. d) Fluído hidráulico (viscosidade, capacidade de conter contaminação, quantidade de arraste de bolhas de ar). e) Lay out construtivo da instalação (sistema de tubulação, conexões e equipamentos). Uma grande porcentagem das partículas estranhas produzidas escapam por completo do processo de filtragem e são decantadas em certas áreas da instalação, não alcançadas pelo escoamento do fluído, como, por exemplo, o fundo do reservatório. Nestas áreas, o planejamento da manutenção deve prever uma limpeza completa por esguicho, por exemplo: a deposição gradativa de partículas estranhas culmina frequentemente numa grande contaminação do óleo resultando em problemas de funcionamento. A figura abaixo mostra como varia o nível de contaminação em uma instalação com o tempo. Frequentemente existe também o grande risco de que sujeira seja introduzida no sistema quando este está em reparo.
  45. 45. Hidráulica Proporcional 45 A figura abaixo mostra a quantidade e tamanho de partículas estranhas relacionadas com o tempo de filtragem. a- situação do fluído sem uso b- nível de contaminação na prática c- nível de contaminação final P- tamanho da partícula A- número de partículas por unidade de volume V- nível de contaminação TERMINOLOGIA EMPREGADA NA TECNOLOGIA DE FILTRAGEM GRAU DE FILTRAGEM (absoluto/nominal)- A especificação desse valor é significativa apenas em relação ao valor Beta com base em testes, utilizando esferas de vidro ou areias do Arizona (ACFTD). VALOR ALFA - Capacidade de filtragem do filtro: habilidade em absorver sujeira em g até que seja atingida a diferença de pressão final Delta PE. A diferença de pressão Delta PA só pode ser calculada om dificuldade.
  46. 46. Hidráulica Proporcional 46 VALOR BETA - Resulta de teste de múltiplos passos, conforme ISO 4572, com uma perda de pressão delta p definida. FILTRO DE PRESSÃO A função do filtro é reter as partículas não dissolvidas na pressão média:
  47. 47. Hidráulica Proporcional 47 Designação dos componentes: 1- caixa 2- canalização 3- capa 4- O'ring 5- indicador óptico 6- O'ring 7- O'ring 8- O'ring 9- parafuso cilíndrico 10-elemento filtrante Betamicron-BN 11-O'ring
  48. 48. Hidráulica Proporcional 48 FUNCIONAMENTO DO FILTRO DE PRESSÃO O fluxo passa através do elemento filtrante vindo de fora para dentro (vide figura). 0 fluxo na direção oposta pode destruir o elemento filtrante. A entrada A é montada com um niple de travamento especial a fim de que , caso se faca uma conexão errada , o fluxo não passe através do elemento filtrante na direção errada, fazendo com que as partículas sujas depositadas no filtro voltem à alimentar o circuito hidráulico. Ele contém uma válvula de retenção que previne fluxo na direção errada. Para garantir uma maior filtragem e também uma longa vida para o elemento filtrante, este tem a forma de estrela com as pontas dobradas . 0 Beta x refere-se às partículas que são muito maiores que as partículas observadas. Onde há mudança no diferencial de pressão no elemento filtrante, o valor beta x muda da mesma maneira.
  49. 49. Hidráulica Proporcional 49 Beta 10 = 100 significa que de 100 partículas que tem a área igual ou maior que 10 micra, 99 permanecem no filtro. DADOS TÉCNICOS: Pressão máxima de Operação 16000Kpa (160bar/2320psi) Conexão de acordo com ISO 4401 Tamanho da Malha 5 micra Viscosidade 16 a 85 mm2 (CST) CURVA CARACTERÍSTICA PARA A CAIXA A curva característica para a caixa é avaliada para óleo mineral com densidade de 0,86Kg/L e viscosidade cinemática de 30mm2 /s. Onde há fluxo turbulento, a pressão diferencial muda proporcionalmente à densidade, onde o fluxo é estável, ela muda proporcionalmente à densidade e à necessidade.
  50. 50. Hidráulica Proporcional 50 CURVA CARACTERÍSTICA DO ELEMENTO A curva característica é válida para óleo mineral com viscosidade cinemática de 30mm2 /s. NORMAS , DIRETRIZES E RECOMENDACÕES As normas ,diretrizes e recomendações seguintes estão disponíveis para os projetistas nos campos da hidráulica e pneumática. NORMAS RECOMENDADAS DIN 19288 - Simbolização genérica para medição, controle e regulagem. DIN 20024 - Mangueiras e linhas de tubulação e testes. DIN 24312 – Potência hidráulica, pressão, vazão e terminologia. DIN 24315 - Hidráulica e pneumática unidade de comparação. DIN 24331, Sh,1 - Hidráulica- Bombas, motores, volume de deslocamento geométrico, valores. DIN 24950, parte 1 – Potência hidráulica, linha de transmissão (tubulação). DIN 24950, parte 2 - Potência hidráulica, linha de transmissão (tubulação). Cartas de dimensão. DIN 51524 - Fluídos hidráulicos. óleos hidráulicos tipo H e H-L , pré-requisitos mínimos. DIN 51525 - Fluidos hidráulicos. óleos hidráulicos tipo H-LP, pré-requisitos mínimos DIN-ISO 1219 - Sistemas de potência hidráulica e componentes, simbologia para componentes de chaveamento. DIN-ISO 1219 (complemento) - Potência hidráulica, diretrizes para uso da norma. Descrição e simbologia. ISO 440i - Furos guias para montagem e sub-bases para montagem de válvulas direcionais.
  51. 51. Hidráulica Proporcional 51 Normas correspondentes à norma ISO 4401 (desenhos). ISO 5781 - Válvulas de pressão, retenção e válvulas direcionais de 2 vias. ISO 6263 - Válvulas reguladoras de fluxo. ISO 6264 - Válvulas limitadoras de pressão.

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