Mimořádně energeticky úsporná, nehlučná a bez vlastního ohřevu – piezo technologie nabízí mnoho výhod pro efektivní a přesnou manipulaci s plyny v lékařské technice a automatizaci laboratoří. Největším rozdílem piezoventilů oproti proporcionálním elektromagnetickým ventilům je až o 95 % nižší spotřeba energie. Doposud však výměna ventilů nebyla jednoduchá, protože piezo technologie vyžaduje napětí až 310 V a tedy vždy specifickou elektroniku. Mezitím jsme zavedli jednoduchá řešení, která jsou uvedena v tomto článku.
Princip piezo technologie nelze srovnávat s elektromagnetickými ventily. Základním prvkem je piezo keramika. Elektrický náboj způsobuje polarizaci, která vede k prohnutí destičky - benderu. Průhyb je úměrný použitému napětí a umožňuje proporcionální řízení průtoku nebo tlaku. Čím vyšší napětí, tím větší průtok. Křivka spotřeby energie vypadá úplně jinak než u proporcionálních elektromagnetických ventilů, jejichž cívka musí být stále pod napětím. Trvalé napájení vytváří magnetické pole, které zvedá kotvu ze sedla ventilu. Naproti tomu piezoventily nepotřebují stálý přívod proudu. Chovají se jako kondenzátory. K jednorázovému nabití keramiky stačí počáteční proud a poté je spotřeba prakticky nulová.
Piezoventily mají velmi jednoduchou konstrukci. Skládají se z pouzdra s porty, ve kterých jsou také umístěny trysky. Tryskami proudí plyn dovnitř nebo ven. Je zde jeden nebo dva bendery – vyrobené z piezokeramiky – a nad každým je pružina, která bender vrací do základní polohy.
Průtok lze snadno regulovat ventilem 2/2. Má jeden bender a dva porty. Otevře se v závislosti na tom, jak velké napětí na něj přivedete.
Ventil 3/3 má tři porty a dva bendery. Kompaktní sestava umožňuje kompletní regulaci tlaku. Jeden z benderů řídí přívod vzduchu, tady zvýšení tlaku, a druhý jeho odvětrání, resp. snížení tlaku. Třetí stav je uzavřen. Poté se tlak drží. S ventilem 3/3 se např. zcela snadno řídí tlak. Elektromagnetické ventily 3/3 se nevyrábí.
Jak již bylo zmíněno, piezoventily nepracují s 12 V, ale potřebují speciální elektroniku. Ovládání je mnohem jednodušší, pokud použijete nový elektronický ovladač VAVE-PZ pro piezoventily, vyvinutý společností Festo. Přesně splňuje dané specifikace.
VAVE-P je normálně připojen na 12 až 24 V a generuje piezoelektrické napětí. Obsahuje vše, co je nutné pro specifické ovládání piezoventilů: jednoduchá řídicí elektronika s otevřenou regulační smyčkou, generování napětí 310 V a dva výstupy pro piezoventily s omezením proudu.
Výstupy lze ovládat dva ventily pro řízení průtoku nebo jeden ventil 3/3 pro řízení průtoku s oddělenými signály pro přívod vzduchu a jeho odvětrání.
Rozhraní je vždy stejné, dva analogové vstupy a přizpůsobivé napájení od 12 do 24 voltů. Neexistuje jednodušší způsob, jak vyměnit proporcionální elektromagnetický ventil.
Kromě toho existují i výrobky, které již obsahují všechny prvky pro kompletní řízení průtoku nebo tlaku. Kompaktní regulátory průtoku VEMD Festo kombinují piezoventil, čidlo průtoku a řídicí elektroniku. To znamená, že lze dosáhnout absolutně lineárního vztahu mezi vstupním napětím a výstupním průtokem.
Obdobou pro regulaci tlaku jsou proporcionální redukční ventily VEAB obsahující dva piezoventily, jeden piezo-aktivní prvek pro přívod tlaku a jeden pro jeho odvětrání. Samozřejmostí je elektronika a čidlo tlaku. Regulace tlaku je komplexní včetně zpětné vazby a regulace v uzavřené smyčce, to vše na velmi malém prostoru.