Miért van szükség a piezo szelepeknek akár 310 V-os feszültségre
A piezotechnika működési elve nem hasonlítható össze a mágnesszelepekével. Központi elemük a piezo kerámia. Ha elektromosan feltöltődik, polarizáció lép fel, ami elhajláshoz vezet. Ez arányos az alkalmazott feszültséggel, így lehetővé teszi az arányos térfogatáram- vagy nyomásszabályozást. Tehát minél nagyobb a feszültség, annál nagyobb a térfogatáram. Az áramfelvételi görbe teljesen eltér az arányos mágnesszelepekétől, amelyeknek tekercsét mindig feszültség alatt kell tartani. Ez az egyetlen módja a mágneses mező létrehozásának, amely leemeli az armatúrát a szelep ülékről. Ezzel szemben a piezo szelepnek nincs szüksége állandó áramellátásra. Úgy viselkedik, mint egy kondenzátor. A kerámia egyszeri feltöltéséhez elegendő egy kezdeti áram, majd az energiafogyasztás gyakorlatilag nullára csökken.
Hogyan szabályozzák a térfogatáramot és a nyomást
A piezo szelepek nagyon egyszerű felépítésűek. Egy portokkal ellátott házból állnak, amelybe a fúvókákat is beöntik. A gáz ezeken keresztül áramlik be vagy ki. Van egy vagy két piezo kerámiából készült hajlító egység, felettük pedig a visszaállítást biztosító egy-egy rugó.
A térfogatáram könnyedén szabályozható egy 2/2-utas útszeleppel. Ez egy hajlítóval és két porttal rendelkezik. Minél nagyobb feszültséget alkalmaz, annál szélesebbre nyílik.
A 3/3-utas útszelep három porttal és két hajlítóval rendelkezik. Ezzel a kompakt megoldással teljeskörű nyomásszabályozás valósítható meg. Van egy hajlító a levegő betáplálására és a nyomás növelésére, és egy másik hajlító a légtelenítésre, illetve a nyomás csökkentésére. A harmadik állapot zárt. Ezután a nyomást megtartja a rendszer. Egy ilyen 3/3-as szeleppel például nagyon könnyen szabályozható a nyomás. A mágnesszelepeknél nincs ilyen 3/3 funkció.
Hogyan lehet a piezo szelepeket egyszerűen integrálni
Mint már említettük, a piezo szelepek nem 12 V feszültséggel működnek, hanem speciális elektronikát igényelnek. A vezérlés jelentős egyszerűsítése érdekében a Festo az új VAVE-P megoldással kifejlesztett egy olyan piezo meghajtó elektronikát, amely pontosan a piezo sajátosságait veszi figyelembe.
A VAVE-P a szokásos 12 - 24 V feszültséggel üzemel, és a piezo feszültséget generálja. Minden benne van, ami a piezo szelepek specifikus vezérléséhez szükséges: egyszerű, nyílt hurkú vezérlőelektronika, 310 V feszültség előállítása és a 2 csatornás piezo hajtásfokozat áramkorlátozással.
A kétcsatornás elektronika két szelepet vezérelhet az áramlásszabályozáshoz, vagy egy 3/3 szelepet a nyomásszabályozáshoz, a levegő betáplálás és a leszellőztetés külön vezérlésével.
Az interfész mindig ugyanaz, két analóg bemenet és a 12 - 24 voltos rugalmas tápellátás. Nincs egyszerűbb módja az arányos mágnesszelep kiváltásának.
Hogyan szabályozzák a térfogatáramot és a nyomást
Ezen kívül vannak olyan megoldások is, amelyek már tartalmazzák a térfogatáram vagy a nyomás teljes szabályozásához szükséges összes elemet. A Festo kompakt VEMD áramlásszabályozója egy piezo szelepet, egy áramlásérzékelőt és egy szabályozó-elektronikát kombinál. Ez lehetővé teszi a bemeneti feszültség és a kimeneti áramlás abszolút lineáris arányának elérését.
A nyomás szabályozására szolgáló megfelelője a VEAB arányos nyomásszabályozó két piezo szeleppel, a légellátást szolgáló egy-egy piezo hajlítóval és a leszellőzést biztosító piezo hajlítóval. Ezen kívül ott van még az elektronika és egy nyomásérzékelő. Ez lehetővé teszi a teljes zárt hurkú nyomásszabályozást a legkisebb beépítési helyen.
