Пропорциональный усилитель DAiKIN KF-5-10, разработанный специально для управления регулирующими клапанами

Пропорциональный усилитель DAIKIN KF-5-10: Прецизионное управление для гидравлических пропорциональных клапанов

Введение
В требовательном мире промышленной автоматизации и гидравлического управления достижение точного, стабильного и эффективного приведения в действие пропорциональных клапанов имеет первостепенное значение. Пропорциональный усилитель DAIKIN KF-5-10 (драйвер управления малой петлей для источника переменного тока) представляет собой сложное решение, разработанное для оптимизации производительности критически важных пропорциональных клапанов серии LEM. Разработанный для интеграции с клапанами, оснащенными управлением малой обратной связью (с использованием внутренних линейных дифференциальных трансформаторов - LVDT), этот усилитель обеспечивает исключительную точность, устойчивость к колебаниям окружающей среды и сниженное рассеивание мощности. Его основная задача - преобразовывать маломощные управляющие сигналы в точно контролируемые выходные сигналы высокого тока для пропорциональных соленоидов, обеспечивая нюансированное регулирование потока или давления в гидравлических системах, используемых в таких областях, как машины для литья под давлением, прессы для формовки металла и сложные испытательные стенды.

Основные функции и технология
KF-5-10 действует как интеллектуальный посредник между управляющим сигналом низкого уровня (обычно 0-5 В постоянного тока или потенциометром 1 кОм) и пропорциональным соленоидом клапана LEM. Его определяющей характеристикой является его управление малой обратной связью возможность:

1. Определение положения золотника: Усилитель подключается к встроенному LVDT (линейному дифференциальному трансформатору) клапана через клемму 23. Этот датчик обеспечивает обратную связь в реальном времени с высокой точностью по фактическому положению золотника внутри корпуса клапана.

2. Коррекция с замкнутым контуром: Непрерывно сравнивая фактическое положение золотника (от LVDT) с заданным положением (от входного сигнала), усилитель генерирует корректирующий сигнал ошибки.

3. Прецизионный выходной ток: Этот сигнал ошибки управляет выходным каскадом усилителя, регулируя ток, подаваемый на пропорциональный соленоид (клеммы 13/14), до тех пор, пока золотник не достигнет точного положения, требуемого входной командой. Этот подход с замкнутым контуром практически исключает гистерезис и значительно улучшает разрешение и повторяемость клапана.

Основные технологические преимущества

1. Интеграция дифференциального трансформатора (LVDT): Прямое определение положения золотника обеспечивает фундаментальную основу для истинного управления с замкнутым контуром, позволяя усилителю компенсировать трение, износ и изменения нагрузки внутри самого клапана.

2. Превосходные характеристики постоянного тока: Усилитель тщательно регулирует выходной ток (от 0 до 850 мА для KF-5-10) на соленоид.

   • Устойчивость к колебаниям напряжения: Колебания в сети переменного тока (в допустимом диапазоне от -10% до +10%) оказывают незначительное влияние на выходной ток, обеспечивая стабильную работу клапана даже в нестабильных электросетях.

   • Компенсация температурного дрейфа: Изменения сопротивления в катушке соленоида из-за повышения температуры автоматически компенсируются, поддерживая постоянную выходную силу и точность позиционирования клапана независимо от рабочей температуры.

3. Оптимизированное управление дрожанием: Дрожание - это небольшой высокочастотный сигнал переменного тока, наложенный на основной выходной ток постоянного тока. Это необходимо для преодоления статического трения (залипания) в золотнике клапана, повышения разрешения и минимизации гистерезиса.

   • KF-5-10 позволяет выбирать между тремя уровнями дрожания (Высокий, Средний, Низкий) с помощью простых перемычек на клеммах 9, 10, 11 и 12. Это позволяет точно настроить характеристики конкретного клапана и требования приложения (поставляется с закороченными клеммами 9 и 11 = Средний).

   • Точный контроль над частотой и амплитудой дрожания обеспечивает оптимальную реакцию клапана, не вызывая чрезмерного шума или износа.

4. ШИМ-управление током и эффективность: Вместо традиционного линейного усиления KF-5-10 использует широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для регулирования тока соленоида. Этот метод быстро включает или выключает выходные силовые транзисторы.

   • Минимизация тепловыделения: Силовые транзисторы рассеивают значительно меньше тепла при переключении (по сравнению с работой в линейной области), что приводит к более холодному и надежному усилителю и уменьшает потребность в больших радиаторах (что очевидно в компактном дизайне).

   • Высокая эффективность: ШИМ-управление по своей сути обеспечивает более высокую электрическую эффективность, что приводит к снижению эксплуатационных расходов и снижению тепловой нагрузки на компоненты.

5. Надежная защита и функции безопасности:

   • Схема защиты от перегрузки: Защищает усилитель и подключенный клапан от повреждений, вызванных чрезмерным потреблением тока или короткими замыканиями.

   • Поглощение импульсного напряжения: Защищает чувствительную внутреннюю электронику от скачков напряжения в линиях электропередач.

   • Защита предохранителем: Сетевой предохранитель (клемма POWER SW) обеспечивает первичную защиту от перегрузки по току.

   • Клемма заземления (E): Необходима для безопасного заземления.

Краткий обзор технических характеристик

Установка, проводка и рекомендации по эксплуатации

• Функции клемм: Клеммная колодка (24 точки) четко определена. Критические соединения включают:

  • Питание (1, 2, 3, 4, E): Вход переменного тока (100/200/220 В) и заземление.

  • Входной сигнал (16, 17, 18): DC 0-5V (16+ / 17-) или потенциометр (16, 17, 18). *Примечание: Клеммы 16 и 17 закорочены на заводе; НЕ снимайте эту перемычку для стандартного входного напряжения.*

  • Выход соленоида (13+, 14-): Подключите к катушке пропорционального соленоида DC 24V. Используйте экранированный кабель.

  • Обратная связь LVDT (23+, 22-, 21 Shield): Подключите к датчику положения клапана (LVDT). Используйте экранированный кабель, подключите экран к клемме 21.

  • Выбор дрожания (9, 10, 11, 12): Закоротите 9-10 (Низкий), 9-11 (Средний) или 9-12 (Высокий).

  • Амперметр (5+, 6-): Для подключения измерителя постоянного тока с подвижной катушкой (например, 1A). Крайне важно, чтобы клеммы 5 и 6 БЫЛИ ЗАКОРОЧЕНЫ, если амперметр не подключен.

  • +5V Supply (15+, 20-): Обеспечивает питание внешнего потенциометра.

  • Check (19): Для регулировки нулевой точки LVDT (см. подробные руководства).

• Вентиляция: Корпус имеет вентиляционные прорези с левой/правой стороны (по 5x4 прорези) и снизу (12x3 прорези). Обеспечьте достаточный поток воздуха вокруг устройства во время установки в шкафу управления.

• Экранирование: Обязательно. Всегда используйте экранированные кабели для сигнальных линий входного сигнала (DC INPUT / Pot) и сигнальных линий обратной связи LVDT. Подключите экраны кабелей к выделенным клеммам экранирования усилителя (клеммы 21 для LVDT, подразумевается для команды через экранированное кабельное соединение к общей точке заземления/экранирования), чтобы минимизировать наводки электрического шума.

• Регулировка настроек: Устройство оснащено подстроечными потенциометрами для:

  • GAIN: Регулирует общее усиление контура (влияет на скорость отклика/стабильность).

  • ZERO: Точная настройка смещения нулевой точки.

  • MIN: Регулирует минимальный выходной ток (команда 0 В).

  • MAX: Регулирует максимальный выходной ток (команда 5 В). Процедуры калибровки должны выполняться в соответствии с полным руководством по эксплуатации.

Применение
Усилитель DAIKIN KF-5-10 специально разработан для управления пропорциональными клапанами прямого действия серии Daikin LEM с малой обратной связью (LVDT). Эти клапаны широко распространены в отраслях, требующих точной модуляции потока или давления:

• Пластмассовое оборудование: Точный контроль скорости впрыска, давления и усилия зажима в машинах для литья под давлением.

• Металлообработка: Точный контроль давления и скорости в гидравлических прессах, гибочных станках и прокатных станах.

• Испытательное и моделирующее оборудование: Высокоточный контроль усилия, давления или движения в испытателях материалов, установках для испытаний на усталость и авиационных тренажерах.

• Промышленная автоматизация: Управление технологическими процессами, требующее пропорционального гидравлического приведения в действие, выходящего за рамки простой функциональности включения/выключения.

Заключение
Пропорциональный усилитель DAIKIN KF-5-10 представляет собой зрелое и высокотехнологичное решение для управления с замкнутым контуром пропорциональными клапанами, оснащенными LVDT. Его интеграция малой обратной связи через внутренний LVDT клапана выделяет его, обеспечивая беспрецедентную точность и повторяемость за счет прямого управления критической переменной – положением золотника. В сочетании с его надежным выходом постоянного тока (невосприимчивым к колебаниям напряжения и температуры), настраиваемой оптимизацией дрожания, эффективным приводом ШИМ и комплексными функциями защиты, KF-5-10 обеспечивает надежное, высокопроизводительное управление, необходимое для требовательных гидравлических применений. Хотя требуется тщательное внимание к проводке (особенно экранированию и замыканию клемм), его конструкция отдает приоритет стабильности и точности, что делает его краеугольным компонентом в системах, где качество гидравлического управления напрямую влияет на результат процесса и производительность.