La tecnologia di controllo proporzionale è una tecnologia di controllo sviluppata alla fine degli anni '60, affidabile, poco costosa e con caratteristiche di precisione e risposta in grado di soddisfare le reali esigenze dei sistemi di controllo industriali. La tecnologia di controllo proporzionale elettropneumatico è un metodo di controllo che si colloca tra la tecnologia di controllo on-off delle normali valvole pneumatiche e la tecnologia di controllo proporzionale elettropneumatico. Può seguire in modo continuo e proporzionale il segnale di controllo per modificare la pressione dell'aria. Pertanto, le prestazioni di controllo della tecnologia di controllo proporzionale elettropneumatico sono migliori rispetto al controllo on-off delle valvole pneumatiche ordinarie. Rispetto alla servovalvola, la valvola proporzionale ha una zona morta in posizione neutra e presenta un leggero divario nella precisione del controllo e nella velocità di risposta. Tuttavia, il suo vantaggio evidente è che ha una forte capacità anti-inquinamento, che riduce notevolmente i guasti di funzionamento del sistema pneumatico causati dai contaminanti. D'altra parte, il costo della valvola proporzionale è inferiore a quello della servovalvola e anche la struttura è semplice, per cui è stata ampiamente utilizzata in molte occasioni.
Dopo decenni di continuo sviluppo, la tecnologia del controllo proporzionale ha raggiunto un livello relativamente completo. Si manifesta principalmente in tre aspetti. In primo luogo, sono stati adottati metodi di retroazione e di correzione elettrica come la pressione, la portata, lo spostamento e la pressione dinamica, che migliorano la precisione allo stato stazionario e la qualità della risposta dinamica della valvola. Ciò indica che il principio di progettazione del controllo proporzionale è stato perfezionato. In secondo luogo, la tecnologia proporzionale e la valvola a cartuccia sono state combinate per dare vita alla tecnologia proporzionale a cartuccia. Infine, la nascita di componenti di volume proporzionali rappresentati da pompe a controllo proporzionale espande ulteriormente l'applicazione della tecnologia di controllo proporzionale.

1. Tipi di valvole proporzionali elettropneumatiche e loro funzionamento
Esistono diverse forme strutturali di valvole proporzionali elettropneumatiche, simili a regolatori di pressione elettropneumatici, solitamente composte da convertitore elettromeccanico, amplificatore pneumatico (valvola pilota e valvola principale di potenza) e meccanismo di feedback di rilevamento. Se si tratta di una valvola singola, non c'è una valvola pilota o si tratta di una valvola multipla.
I convertitori elettromeccanici, come le valvole elettromagnetiche proporzionali, i motori di forza o i motori di coppia, sono utilizzati per convertire il segnale elettrico in ingresso in forza o coppia attraverso un amplificatore proporzionale per generare lo spostamento o l'angolo di rotazione che aziona il movimento della valvola pilota. La valvola pilota, nota anche come pre-stadio (può essere una valvola a cursore, una valvola a otturatore, una valvola a flap dell'ugello o una valvola a cartuccia), viene utilizzata per ricevere il segnale di spostamento o angolo di rotazione in ingresso da un convertitore elettrico-meccanico a bassa potenza per convertire la quantità meccanica. La valvola principale (valvola a cursore, valvola a otturatore o valvola a cartuccia) converte la pressione pneumatica della valvola di stadio pilota in flusso o pressione in uscita, il meccanismo di feedback di rilevamento (che può essere idraulico, meccanico, elettrico, ecc.) La pressione, il flusso o lo spostamento del cursore della porta di controllo della valvola principale viene riportato all'estremità di ingresso della valvola pilota o all'estremità di ingresso dell'amplificatore proporzionale per raggiungere l'equilibrio tra ingresso e uscita.
Il cuore del controllo proporzionale è la valvola proporzionale. L'unità di ingresso della valvola proporzionale è un convertitore elettromeccanico, che converte il segnale di ingresso in una grandezza meccanica. I convertitori possono essere di tipo servo-motori e motori passo-passo, motori di forza e motori di coppia e valvole proporzionali elettromagnetiche. Tuttavia, le valvole proporzionali più comuni utilizzano la valvola elettromagnetica proporzionale. La valvola elettromagnetica proporzionale è progettata secondo il principio della valvola elettromagnetica, in modo che la quantità meccanica (forza o coppia e spostamento) generi un segnale elettrico in ingresso (corrente), e quindi controlli continuamente la posizione del cursore della valvola idraulica, raggiungendo così un controllo continuo della pressione, della direzione e del flusso del sistema pneumatico. La struttura della valvola elettromagnetica proporzionale è illustrata nella Figura 2. Essa è composta da una bobina, un braccio e un'asta. È costituita da una bobina, un'armatura, un putter, ecc. Quando viene inviato un segnale alla bobina, il campo magnetico della bobina produce una forza sull'armatura, che si trova nel campo magnetico in base all'entità e alla direzione della corrente del segnale. Si muove in modo proporzionale e continuo, quindi aziona l'asta di spinta per muoversi attraverso i perni fissi, in modo da controllare il movimento del cursore. La valvola elettromagnetica proporzionale più utilizzata è la valvola elettromagnetica proporzionale CC ad alta tensione.

I tipi di valvole elettromagnetiche proporzionali si dividono principalmente nelle seguenti categorie in base ai loro principi di funzionamento:
(1) Tipo di controllo della forza
La corsa di questo tipo di valvola elettromagnetica è breve, solo 1,5 mm, e la forza di uscita è proporzionale alla corrente di ingresso. Viene spesso utilizzata nella fase di controllo pilota della valvola proporzionale.
(2) Tipo di controllo della corsa
È composto da un tipo di controllo della forza e da una molla di carico. La forza emessa dalla valvola elettromagnetica viene convertita in uno spostamento in uscita attraverso la molla. Lo spostamento in uscita è proporzionale alla corrente di ingresso. La corsa di lavoro raggiunge i 3 mm e presenta una buona linearità. Può essere utilizzata nella valvola proporzionale a controllo diretto.
(3) Tipo di regolazione della posizione
Dopo che la posizione dell'armatura viene rilevata dal sensore nella valvola, viene inviato un segnale di feedback all'interno della valvola e la posizione dell'armatura viene regolata nuovamente dopo il confronto nella valvola, formando un controllo ad anello chiuso nella valvola, con elevata precisione. Indipendentemente dalla forza, può essere quasi paragonata alla servovalvola in termini di precisione. La valvola proporzionale prodotta da molte aziende famose nel mondo adotta questa struttura.
Le valvole proporzionali sono classificate in quattro categorie in base alle loro funzioni principali: regolatori di pressione proporzionali, valvole di controllo del flusso, valvole di controllo direzionali e valvole di controllo proporzionali composte:
(1) Regolatore di pressione elettropneumatico
Sono presenti una valvola di sicurezza, una valvola di riduzione della pressione e una valvola di sequenza, in grado di regolare continuamente la pressione del sistema.
(2) Valvola direzionale proporzionale
La polarità della corrente di ingresso determina la direzione del flusso d'aria, la corsa del nucleo della valvola è proporzionale alla dimensione della corrente di ingresso e la valvola direzionale si divide in due categorie: con sensore di posizione e senza sensore di posizione.
(3) Valvola di controllo del flusso proporzionale
Sono presenti una valvola proporzionale di regolazione della velocità e una valvola proporzionale di controllo del flusso di troppo pieno, in grado di regolare continuamente la portata o la velocità del sistema.
(4) Valvola di regolazione proporzionale composita
In generale, è composto da due tipi di valvole con funzioni diverse, adatte all'uso in sistemi di controllo ad anello aperto. Ogni tipo può essere suddiviso in due forme strutturali: controllo diretto e controllo pilota. Il controllo diretto è utilizzato nei sistemi a bassa portata e a bassa potenza, mentre il controllo pilota è utilizzato nei sistemi a grande portata e ad alta potenza per formare valvole proporzionali elettropneumatiche.

2. Selezione della valvola proporzionale
(1) Selezionare il tipo di valvola proporzionale in base allo scopo e all'oggetto controllato.
(2) Comprendere correttamente gli indicatori dinamici e statici della valvola proporzionale, tra cui principalmente l'uscita nominale, la corrente iniziale, l'isteresi, la ripetibilità, la perdita di pressione nominale, la deriva termica, le caratteristiche di risposta, le caratteristiche di frequenza, ecc.
(3) Selezionare la precisione della valvola proporzionale in base ai requisiti di precisione di lavoro dell'attuatore, e la valvola con anello chiuso di retroazione ha una buona qualità stazionaria e dinamica. Se le caratteristiche intrinseche della valvola proporzionale, come l'isteresi, la non linearità, ecc. non consentono al sistema controllato di ottenere l'effetto desiderato, è possibile utilizzare programmi software per migliorare le prestazioni del sistema.
(4) Se si sceglie una valvola proporzionale con valvola pilota, occorre tenere conto dei requisiti della valvola pilota sul grado di inquinamento dell'olio. In generale, dovrebbe essere conforme alla norma ISO18/15 e installare un filtro dell'olio a 10 ingressi sulla strada dell'olio.
(5) L'orifizio della valvola proporzionale deve corrispondere alla portata dell'attuatore alla massima velocità. Se l'orifizio è troppo grande, la risoluzione del sistema si riduce. La valvola proporzionale deve utilizzare un amplificatore adeguato. La distanza tra la valvola e l'amplificatore deve essere la più breve possibile. L'amplificatore adotta una retroazione negativa della corrente e imposta il generatore di segnali di rampa per controllare l'aumento, il tempo di diminuzione o l'accelerazione e la decelerazione del movimento. Quando l'alimentazione è disattivata, il cursore può essere collocato in una posizione sicura.

3. Sistema di controllo proporzionale
Il sistema di controllo proporzionale ha un controllo proporzionale diretto e un controllo proporzionale elettropneumatico, che nella sostanza è simile al controllo del servosistema e può essere analizzato con riferimento al servosistema. In base alla presenza o meno di feedback, si divide in controllo ad anello aperto e controllo ad anello chiuso. Il cilindro idraulico o il sistema motore controllato da una valvola proporzionale può controllare parametri quali velocità, spostamento, velocità di rotazione e coppia.

4. Confronto tra servosistema elettroidraulico e servosistema proporzionale

Per ulteriori informazioni sul regolatore di pressione proporzionale elettropneumatico, consultare il sito
visita https://www.genndih.com/proportional-pressure-regulator.htm