Waarom piëzoventielen tot 310 V spanning nodig hebben
Het principe van de piëzotechniek is niet vergelijkbaar met dat van een magneetventiel. Het kernelement is de piëzokeramiek. Wanneer het elektrisch geladen is, treedt polarisatie op, wat leidt tot buiging. Dit staat in verhouding tot de toegepaste spanning en maakt zo een proportioneel debiet- of drukregeling mogelijk. Dus hoe hoger de spanning, hoe groter het debiet. De stroomverbruikscurve verschilt volledig van die van een proportioneel magneetventiel, waarvan de spoel altijd bekrachtigd moet worden. Dit is de enige manier om het magnetische veld te creëren dat het armatuur van de ventielzitting tilt. Een piëzoventiel daarentegen heeft geen constante stroom nodig. Het gedraagt zich als een condensator. Om de keramiek eenmaal op te laden is een beginstroom voldoende en daarna gaat het stroomverbruik naar praktisch nul.
Hoe debiet en druk worden geregeld
Piëzoventielen zijn zeer eenvoudig van ontwerp. Zij bestaan uit een behuizing met de poorten waarin de mondstukken worden meegespoten. Het gas stroomt hierdoor in of uit. Er zijn één of twee buigers - gemaakt van piëzokeramiek - en een veer boven elke buiger, die zorgt voor de reset.
Het debiet kan gemakkelijk worden geregeld met een 2/2-ventiel. Het heeft een buiger en twee poorten. Afhankelijk van hoeveel spanning je uitoefent, hoe wijder hij opengaat.
Een 3/3-ventiel heeft drie poorten en twee buigers. Met deze compacte oplossing is een complete drukregeling mogelijk. Er is één buiger voor het beluchten of verhogen van de druk en een tweede buiger voor het ontluchten of verlagen van de druk. De derde staat is gesloten. Dan wordt de druk vastgehouden. Met zo'n 3/3-ventiel kan bijvoorbeeld heel gemakkelijk een druk worden geregeld. Een dergelijke 3/3-functie bestaat niet bij magneetventielen.
Hoe piëzoventielen gemakkelijk kunnen worden geïntegreerd
Zoals reeds vermeld, werken piëzoventielen niet met 12 V, maar vereisen zij speciale elektronica. Om deze aansturing aanzienlijk te vereenvoudigen, heeft Festo met de nieuwe VAVE-P oplossing een piëzo driver elektronica ontwikkeld, die precies de piëzospecificaties bevat.
VAVE-P werkt normaal met 12 tot 24 V en genereert de piëzospanning. Alles wat nodig is voor de specifieke aansturing van de piëzoventielen is inbegrepen: eenvoudige open-loop regelelektronica, 310 V spanningsopwekking en de 2-kanaals piëzodrivertrap met stroombegrenzing.
De tweekanaals elektronica kan twee ventielen aansturen voor debietregeling of een 3/3-ventiel voor drukregeling met afzonderlijke aansturing van be- en ontluchting.
De interface is altijd dezelfde, twee analoge ingangen en de flexibele spanningstoevoer van 12 tot 24 volt. Er is geen eenvoudiger manier om een proportioneel magneetventiel te vervangen.
Hoe debiet en druk volledig worden geregeld
Daarnaast zijn er ook oplossingen die reeds alle elementen bevatten voor de volledige regeling van het debiet of de druk. De compacte debietregelaar VEMD van Festo combineert een piëzoventiel, debietsensor en regelelektronica. Hierdoor kan een absoluut lineaire verhouding tussen ingangsspanning en uitgangsstroom worden bereikt.
Het tegenstuk voor de drukregeling is het proportionele drukregelventiel VEAB met twee piëzoventielen, elk met een piëzobuiger voor het beluchten en één voor het ontluchten. Daarnaast zijn er de elektronica en een druksensor. Dit maakt een volledige drukregeling met gesloten regelkring mogelijk in de kleinste inbouwruimte.
