Hidraulica_Proporcional_-_SENAI_-_MG

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SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL
CENTRO TECNOLÓGICO
DE ELETROELETRÔNICA“CÉSAR RODRIGUES”
CENATEC
EM ELETROELETRÔNICA
HIDRÁULICA
PROPORCIONAL
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Hidráulica Proporcional
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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:
Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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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 ).
Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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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
Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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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
Hidráulica Proporcional
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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.
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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*
Hidráulica Proporcional
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Hidráulica Proporcional
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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 CARACTERÍSTICACURVA 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
Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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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:
Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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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)
Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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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
Hidráulica Proporcional
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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
Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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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-desligapara 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.
Hidráulica Proporcional
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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 .
Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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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.
Hidráulica Proporcional
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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.
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.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
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
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
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.
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"
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 representaçãofunção "rampa"
33- Potenciômetro "corrente mínima B"
34- Potenciômetro "corrente mínima A"
35- Potenciômetro "corrente máxima"
36- Símbolo para amplificador do solenóide A
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
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
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):
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
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.
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).
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.
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.
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:
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
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.
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.
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 - Potênciahidráulica, 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.
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.