Intégration des distributeurs à commande piézo

Remplacer les électrodistributeurs proportionnels et économiser jusqu’à 95 % d’énergie

Extrêmement économe en énergie, silencieuse et sans dégagement de chaleur - la technologie piézoélectrique offre de nombreux avantages pour une manipulation efficace et précise des gaz dans la technique médicale et l’automatisation des laboratoires. La principale différence des distributeurs à commande piézoélectrique par rapport aux électrodistributeurs proportionnels est leur consommation d’énergie jusqu’à 95 % inférieure. Mais jusqu’à présent, il n’était pas possible de remplacer facilement les distributeurs, car la technologie piézoélectrique nécessite des tensions allant jusqu’à 310 V et donc toujours une électronique spécifique. Il existe désormais des solutions simples pour y remédier, qui sont présentées dans cet article.

Pourquoi les distributeurs à commande piézoélectrique ont besoin d’une tension allant jusqu’à 310 V

Le principe de la technologie piézoélectrique n’est pas comparable à celui d’un électrodistributeur. L’élément central est la céramique piézoélectrique. Lorsqu’elle est chargée électriquement, une polarisation se produit, ce qui entraîne une courbure. Celle-ci est proportionnelle à la tension appliquée et permet ainsi une régulation proportionnelle du débit ou de la pression. Plus la tension est élevée, plus le débit est important. La courbe de consommation électrique est alors complètement différente de celle d’un électrodistributeur proportionnel, dont la bobine doit toujours être alimentée. C’est la seule façon de créer le champ magnétique qui soulève l’induit du siège de soupape. En revanche, un distributeur à commande piézoélectrique n’a pas besoin d’une alimentation électrique constante. Il se comporte comme un condensateur. Pour charger une fois la céramique, un courant initial suffit, puis la consommation de courant devient pratiquement nulle.

Comment le débit et la pression sont contrôlés

Les distributeurs à commande piézoélectrique sont de conception très simple. Ils se composent d’un boîtier avec les ports, dans lequel les tuyères sont également injectées. Le gaz entre ou sort par ces dernières. Il y a un ou deux plieurs - en céramique piézoélectrique - et au-dessus de chacun d’eux un ressort qui assure le rappel.

Un distributeur 2/2 voies permet de contrôler facilement le débit. Il dispose d’un plieur et de deux ports. Plus on applique de tension, plus il s’ouvre.

Un distributeur 3/3 voies possède trois ports et deux plieurs. Cette solution compacte permet une régulation complète de la pression. Il y a un plieur pour l’aération ou l’augmentation de la pression et un deuxième plieur pour l’échappement ou la réduction de la pression. Le troisième état est fermé. Ensuite, la pression est maintenue. Un tel distributeur 3/3 voies permet par exemple de contrôler très facilement une pression. Une telle fonction 3/3 n’existe pas pour les électrodistributeurs.

Comment intégrer facilement les distributeurs à commande piézoélectrique

Comme nous l’avons déjà mentionné, les distributeurs à commande piézoélectrique ne fonctionnent pas avec 12 V, mais nécessitent une électronique spéciale. Afin de simplifier considérablement cette commande, Festo a développé, avec la nouvelle solution VAVE-P, une électronique de pilote piézoélectrique qui intègre précisément les spécificités piézoélectriques.

VAVE-P fonctionne normalement avec 12 à 24 V et génère la tension piézoélectrique. Cette solution contient tout ce qui est nécessaire pour le pilotage spécifique des distributeurs à commande piézoélectrique : une électronique de pilotage simple en boucle ouverte, une génération de tension de 310 V et l’étage de pilotage piézoélectrique à deux canaux avec limitation de courant.

Grâce à l’électronique à deux canaux, il est possible de piloter deux distributeurs pour la régulation du débit ou un distributeur 3/3 pour la régulation de la pression avec commande séparée de l’aération et de la purge.

L’interface est toujours la même, deux entrées analogiques et une alimentation électrique flexible de 12 à 24 volts. Il n’y a pas plus simple pour remplacer un électrodistributeur proportionnel.

Comment le débit et la pression sont entièrement régulés

En outre, il existe également des solutions qui contiennent déjà tous les éléments nécessaires à la régulation complète du débit ou de la pression. Le régulateur de débit compact VEMD de Festo associe un distributeur à commande piézoélectrique, un capteur de débit et une électronique de régulation. Cela permet d’obtenir un rapport absolument linéaire entre la tension d’entrée et le débit de sortie.

La contrepièce pour la régulation de la pression est le réducteur de pression proportionnelle VEAB avec deux distributeurs à commande piézoélectrique, chacun avec un actionneur piézoélectrique pour l’aération et un actionneur piézoélectrique pour la purge. S’y ajoutent l’électronique et un capteur de pression. Il est ainsi possible de réaliser une régulation complète de la pression en boucle fermée dans un espace de montage réduit.

octobre 2021

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