La tecnología de control proporcional es una tecnología de control desarrollada a finales de la década de 1960 que es fiable, barata y tiene características de precisión y respuesta de control que pueden satisfacer las necesidades reales de los sistemas de control industrial. La tecnología de control proporcional electroneumático es un método de control entre la tecnología de control on-off de las válvulas neumáticas ordinarias y la tecnología de control proporcional electroneumático. Puede seguir continua y proporcionalmente la señal de control para cambiar la presión del aire. Por lo tanto, el rendimiento de control de la tecnología de control proporcional electroneumático es mejor que el control on-off de las válvulas neumáticas ordinarias. En comparación con la servoválvula, debido a que la válvula proporcional tiene una zona muerta en posición neutra, todavía hay una ligera brecha en la precisión de control y la velocidad de respuesta. Sin embargo, su ventaja obvia es que tiene una fuerte capacidad anticontaminación, lo que reduce en gran medida el fallo de funcionamiento del sistema neumático causado por el contaminante. Por otra parte, el coste de la válvula proporcional es menor que el de la servoválvula, y su estructura es también sencilla, lo que ha sido ampliamente utilizado en muchas ocasiones.
Tras décadas de desarrollo continuo, la tecnología de control proporcional ha alcanzado un nivel relativamente completo. Se manifiesta principalmente en tres aspectos. En primer lugar, se adoptan métodos de retroalimentación y corrección eléctrica como la presión, el caudal, el desplazamiento y la presión dinámica, lo que mejora la precisión en estado estacionario y la calidad de la respuesta dinámica de la válvula. Esto indica que se ha perfeccionado el principio de diseño del control proporcional. En segundo lugar, la tecnología proporcional y la válvula de cartucho se han combinado para dar lugar a la tecnología de cartucho proporcional. Por último, el nacimiento de los componentes de volumen proporcional representados por las bombas de control proporcional amplía aún más la aplicación de la tecnología de control proporcional.

1. Tipos de válvulas proporcionales electroneumáticas y su funcionamiento
Hay muchas formas estructurales de la válvula proporcional electroneumática, similar al regulador de presión electroneumático, normalmente compuesto por un convertidor electromecánico, un amplificador neumático (válvula piloto y válvula principal de potencia) y un mecanismo de retroalimentación de detección. Si es una válvula simple, no hay válvula piloto o es una válvula múltiple.
Los convertidores electromecánicos, como la válvula electromagnética proporcional, los motores de fuerza o los motores de par, se utilizan para convertir la señal eléctrica de entrada en fuerza o par a través de un amplificador proporcional para generar el desplazamiento o el ángulo de rotación que impulsa el movimiento de la válvula piloto. La válvula piloto, también conocida como la etapa previa (puede ser una válvula de carrete, una válvula de asiento, una válvula de aleta de boquilla o una válvula de cartucho), se utiliza para recibir la señal de desplazamiento o ángulo de rotación de entrada por un convertidor eléctrico-mecánico de baja potencia para convertir la cantidad mecánica. La válvula principal (válvula de carrete, válvula de asiento o válvula de cartucho) convierte la presión neumática de la válvula de la etapa piloto en flujo o presión de salida, el mecanismo de retroalimentación de detección (que puede ser hidráulico, mecánico, retroalimentación eléctrica, etc.) La presión, el flujo o el desplazamiento del carrete del puerto de control de la válvula principal se retroalimentan al extremo de entrada de la válvula piloto o al extremo de entrada del amplificador proporcional para alcanzar el equilibrio de entrada y salida.
El núcleo del control proporcional es la válvula proporcional. La unidad de entrada de la válvula proporcional es un convertidor electromecánico, que convierte la señal de entrada en una cantidad mecánica. Los convertidores tienen forma de servomotores y motores paso a paso, motores de fuerza y motores de par, y válvula electromagnética proporcional. Sin embargo, las válvulas proporcionales más comunes utilizan la válvula electromagnética proporcional. La válvula electromagnética proporcional está diseñada de acuerdo con el principio de la válvula electromagnética, de modo que la cantidad mecánica (fuerza o par y desplazamiento) genera una señal eléctrica de entrada (corriente), y luego controla continuamente la posición del carrete de la válvula hidráulica, alcanzando así el control continuo de la presión, la dirección y el flujo del sistema neumático. La estructura de la válvula electromagnética proporcional se muestra en la figura 2. Se compone de una bobina, una armadura, un putter, etc. Cuando hay una señal de entrada a la bobina, el campo magnético en la bobina produce una fuerza en la armadura, y la armadura está en el campo magnético de acuerdo con la magnitud y la dirección de la corriente de la señal. Se mueve proporcionalmente y de forma continua, y luego impulsa la varilla de empuje para que se mueva a través de los pasadores fijos, a fin de controlar el movimiento de la válvula de carrete. La válvula electromagnética proporcional más utilizada es la válvula electromagnética proporcional de CC de alta tensión.

Los tipos de válvulas electromagnéticas proporcionales se dividen principalmente en las siguientes categorías según sus principios de funcionamiento:
(1) Tipo de control de fuerza
La carrera de este tipo de válvula electromagnética es corta, sólo 1,5 mm, y la fuerza de salida es proporcional a la corriente de entrada. Se suele utilizar en la etapa de control piloto de la válvula proporcional.
(2) Tipo de control de carrera
Se compone de un tipo de control de fuerza más un muelle de carga. La fuerza emitida por la válvula electromagnética se convierte en un desplazamiento de salida a través del muelle. El desplazamiento de salida es proporcional a la corriente de entrada. La carrera de trabajo alcanza los 3 mm y tiene una buena linealidad. Se puede utilizar en la válvula proporcional de control directo.
(3) Tipo de ajuste de posición
Después de que el sensor de la válvula detecte la posición de la armadura, se envía una señal de retroalimentación dentro de la válvula, y la posición de la armadura se reajusta después de la comparación en la válvula, formando un control de bucle cerrado en la válvula, con alta precisión. Independientemente de la fuerza, casi se puede comparar con la servoválvula en términos de precisión. La válvula proporcional producida por muchas empresas famosas en el mundo adopta esta estructura.
Las válvulas proporcionales se clasifican en cuatro categorías según sus funciones principales: reguladores de presión proporcionales, válvulas de control de flujo, válvulas de control direccional y válvulas de control compuesto proporcional:
(1) Regulador de presión electroneumático
Hay una válvula de alivio, una válvula reductora de presión y una válvula de secuencia, que pueden ajustar continuamente la presión del sistema.
(2) Válvula direccional proporcional
La polaridad de la corriente de entrada determina la dirección del flujo de aire, la carrera del núcleo de la válvula es proporcional al tamaño de la corriente de entrada, y la válvula direccional se divide en dos categorías: con sensor de posición y sin sensor de posición.
(3) Válvula de control de flujo proporcional
Hay una válvula reguladora de velocidad proporcional y una válvula de control de flujo de desbordamiento proporcional, que pueden ajustar continuamente el flujo o la velocidad del sistema.
(4) Válvula de control compuesta proporcional
Por lo general, se compone de dos tipos de válvulas con diferentes funciones, adecuadas para su uso en sistemas de control de bucle abierto. Cada tipo puede dividirse en dos formas estructurales: control directo y control piloto. El control directo se utiliza en sistemas de bajo caudal y baja potencia, y el control piloto se utiliza en sistemas de gran caudal y alta potencia para formar válvulas proporcionales electroneumáticas.

2. Selección de la válvula proporcional
(1) Seleccione el tipo de válvula proporcional de acuerdo con la finalidad y el objeto controlado.
(2) Comprender correctamente los indicadores dinámicos y estáticos de la válvula proporcional, incluyendo principalmente la salida nominal, la corriente inicial, la histéresis, la repetibilidad, la pérdida de presión nominal, la deriva de temperatura, las características de respuesta, las características de frecuencia, etc.
(3) Seleccionar la precisión de la válvula proporcional de acuerdo con los requisitos de precisión de trabajo del actuador, y la válvula con bucle cerrado de retroalimentación tiene una buena calidad en estado estacionario y dinámico. Si las características inherentes de la válvula proporcional, como la histéresis, la no linealidad, etc., no pueden hacer que el sistema controlado logre el efecto deseado, se pueden utilizar programas de software para mejorar el rendimiento del sistema.
(4) Si elige una válvula proporcional con válvula piloto, tenga en cuenta los requisitos de la válvula piloto sobre el grado de contaminación del aceite. Por lo general, debe cumplir con la norma ISO18/15, e instalar un filtro de aceite de entrada de 10 en el camino del aceite.
(5) El orificio de la válvula proporcional debe ser el flujo del actuador a la velocidad máxima. Si el orificio es demasiado grande, la resolución del sistema se reducirá. La válvula proporcional debe utilizar el amplificador correspondiente. La distancia entre la válvula y el amplificador debe ser lo más corta posible. El amplificador adopta la retroalimentación negativa de la corriente, y establece el generador de señales de rampa para controlar el refuerzo, el tiempo de disminución o la aceleración y desaceleración del movimiento. Cuando se desconecta la alimentación, el carrete puede colocarse en una posición segura.

3. Sistema de control proporcional
El sistema de control proporcional tiene control proporcional directo y control proporcional electroneumático, que es similar al control del servosistema en esencia, y puede analizarse con referencia al servosistema. Según si hay retroalimentación, se divide en control de bucle abierto y control de bucle cerrado. El cilindro hidráulico controlado por válvula proporcional o el sistema de motor puede controlar parámetros como la velocidad, el desplazamiento, la velocidad de rotación y el par.

4. Comparación entre el sistema servo electrohidráulico y el sistema servo proporcional

Para más información sobre el regulador de presión proporcional electroneumático, por favor
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