Placa de 2 canais

Hidráulica Proporcional
Training
Introdução
No mundo globalizado a competição se dá através de ganhos de produtividade obtidos por
meio de aplicação de tecnologia.
A tecnologia utilizada para esse fim chama-se Automação. Que consiste em sistemas
automáticos com funções inteligentes.
Os sistemas de automação, operam com um mínimo de intervenção humana, apresentam
grande flexibilidade, alta velocidade de resposta e confiabilidade.
Inserido nos sistemas de automação está a hidráulica proporcional, onde o circuito
hidráulico é comandado por válvulas proporcionais . Essas válvulas ,acionadas por
solenóides proporcionais são controladas eletronicamente.
Os sistemas proporcionais, por serem comandados eletronicamente, permitem o
monitoramento e a manipulação das variáveis através de sensores e software , com isso
agregam toda a flexibilidade, velocidade, precisão, repetibilidade etc, peculiares da
tecnologia da informação, que tratam de instalação, configuração, programação e
comunicação de software e hardware.
A Parker ,fabricante mundial de elementos hidráulicos, criou um Kit didático para o estudo
da hidráulica proporcional composto por válvulas e cartelas eletrônicas de uso industrial,
que proporcionam ao aluno a possibilidade de verificar o comportamento real dos sistemas
hidráulicos proporcionais, cada vez mais presentes nas plantas de produção.
Os sistemas hidráulicos, são estudados em três níveis distintos ,

Hidráulica básica, que estuda toda a base da tecnologia hidráulica. Conceitos físicos,
grandezas , sistemas de unidades, atuadores, válvulas, tubulações, unidades
geradoras de força, fluídos e acessórios. Neste nível, todas as variáveis são
controladas de modo manual, mecânico e hidráulico. As variáveis controladas são:
Força, Velocidade e Sentido de Movimento.

Eletro-hidráulica, neste nível o estudo é centrado em comando elétrico dos sistemas
hidráulicos , estabelecendo a seqüência de operação do circuito através de
confirmação de posição dos atuadores ou de níveis de pressão e temperatura. As
variáveis são controladas eletricamente através de fins de curso ( micro switchs),
pressostatos e termostatos, associados aos relês , comandando solenóides que atuam
no modo on/off , 0% ou 100% da escala.

Hidráulica Proporcional, esta tecnologia, agrega aos sistemas hidráulicos, precisão,
obtida em função da eliminação da banda morta das válvulas, do ganho expressivo da
velocidade de resposta tanto no comando como na correção de desvios e perturbações
no parâmetro estabelecido como padrão, permitindo redução da histerese e operação
em malha fechada . As variáveis são controladas eletronicamente através de
solenóides proporcionais que atuam na escala de 0% a 100% do valor de ajuste, em
função de um sinal de corrente. Os carretéis também possuem detalhes de construção
como ranhuras ( Notch) que melhoram em muito a performance das válvulas mesmo
com vazões muito baixas. Todas estas características estão presentes nos
equipamentos Parker , que sofrem um processo de melhoria constante promovido pelo
1
Hidráulica Proporcional
Training
seu corpo de engenharia que atualiza os componentes a partir da experiência
adquirida em campo . A Parker Trainning , pratica uma política de parceria
comprometida com o cliente , disponibilizando todo o desenvolvimento tecnológico
incrementado em seus produtos industriais, em kits didáticos , com suporte técnicopedagógico para o uso e aplicação em sala de aula.
A tecnologia de controle proporcional, permite a otimização do sistema hidráulico,
reduzindo o número de válvulas do circuito e aumentando infinitamente a possibilidade de
variar os valores de pressão e vazão durante o processo.
Nas válvulas proporcionais, a resposta de vazão ou pressão é proporcional ao valor da
corrente aplicada no solenóide proporcional,
Para se obter o máximo de desempenho em sistemas hidráulicos proporcionais, a filtragem
do óleo é fator crítico, e deve ser observado rigorosamente, obedecendo fielmente às
recomendações do fabricante quanto ao nível de contaminantes permitido, e
especificações para uso e aplicação dos componentes.
Os sistemas hidráulicos são extremamente confiáveis, seguros, eficientes e apresenta um
índice muito baixo de falhas e paradas não programadas quando observados os
parâmetros de funcionamento como, pressão e temperatura de trabalho, filtragem
adequada e trocas de óleo . Nos cursos de hidráulica, em qualquer nível, estas
recomendações devem ser frisadas e reforçadas o tempo todo .
O boletim técnico Parker fornecido com as válvulas proporcionais, é um guia de instalação
que deve ser usado como material de consulta para os alunos durante as aulas, pois é
uma amostra do que irão encontrar em campo.
Kit Didático de Hidráulica Proporcional
O kit de hidráulica proporcional, é composto por um grupo de componentes
que permitem estudar e compreender os princípios, funcionamento e aplicação
correta desta tecnologia.
Componentes :
-
Sensor Linear Potenciométrico
-
Placa de 1 canal
-
Placa de 2 canais
-
Placa Linearizadora
-
Placa Comparadora
.
2
Hidráulica Proporcional
Training
Sensor Linear Potenciométrico
O sensor linear potenciométrico é um potenciômetro linear , com curso
mínimo igual ao curso do cilindro em que será acoplado . Sua função é indicar com
precisão a posição da haste do atuador, dentro dos limites de seu curso.
Símbolo do sensor
Potenciométrico
Ao movimentar a haste do sensor linear potenciométrico, a sua resistência (medida
em ohms) varia até 5K.
Ele é acoplado junto à haste de um cilindro hidráulico, portanto, quando este
avança a haste do sensor acompanha o movimento.
O sensor é plugado através do cabo a uma placa de conexão, denominada de
placa linearizadora . Esta placa, alimenta o sensor, e disponibiliza um sinal de
tensão de 0 a 10Vcc, que corresponde ao posicionamento do sensor.
Instalação do Sensor linear Potenciométrico
( O atuador arrasta a haste do sensor)
Cilindro Recuado
Cilindro Avançado
3
Hidráulica Proporcional
Training
Placa de 1 canal
Função :
Comandar válvulas proporcionais controladas por simples solenóide proporcional,
como válvulas de controle pressão e válvulas de controle de vazão.
Aplicação no painel de treinamento Parker:
Controlar a válvula de segurança proporcional.
24V
Training
EXT
A
INT
LIGA
MIN
RAMPA
DESL
P1
RAMPA
MAX
Placa de 1 Canal
Funcionamento:
A placa de 1 canal possui 02 modos de operação, que é selecionado manualmente. Permite
variar o sinal de saída de 0% a 100% do valor de corrente do solenóide a ser controlado.

Modo interno : a variação do sinal de corrente na saída é feita pelo potenciômetro P1

Modo externo : a variação do sinal de corrente na saída é feita externamente, através
de um sinal analógico de 0 a 10 V fornecido por um potenciômetro externo, um CLP
por meio de um conversor D/A ou uma placa de setpoint .
Características da placa ED104
1. Ajuste de corrente mínima e corrente máxima.
O solenóide proporcional, tem a intensidade de seu campo magnético controlado pela
intensidade de corrente, por isso este é o parâmetro que deve ser controlado, corrente.
Eliminação de banda morta, esta função é utilizada para ajustar a escala da placa,
controlada pelo potenciômetro P1, com a faixa de corrente de operação da válvula
proporcional. Exemplo: Vamos considerar que o potenciômetro na posição inicial, gera
um sina de saída de 0 mA e na posição final gera um sinal de 1500 mA. A válvula que
4
Hidráulica Proporcional
Training
será comandada pela placa opera na faixa de 350 mA a 1300 mA. Isso significa que
vamos girar o potenciômetro P1 de 0mA a 350mA e 1300mA a 1500 mA sem resposta
da válvula, ou seja, a faixa de ajuste onde giramos o potenciômetro sem efeito é
chamada de banda morta.
Para eliminar a banda morta, seguir o procedimento abaixo:
A

Instalar um amperímetro no local indicado na placa

Colocar o potenciômetro P1 na posição inicial

Ajustar o valor 300 mA no amperímetro usando o potenciômetro MIN

Colocar o potenciômetro P1 na posição final

Ajustar o valor 1050 mA no amperímetro usando o potenciômetro MAX
Este procedimento faz com que o zero de P1 seja igual a 300mA e o máximo de P1 seja
1050 mA. Além de eliminar a banda morta, aumentamos a precisão da escala por distribuir
a faixa útil de ajuste da válvula em todas as voltas de P1.
O ajuste de corrente mínima e corrente máxima pode também ser utilizado para determinar
os limites mínimo e máximo de pressão que a máquina vai operar. Ex.: de 500mA a
1000mA , mesmo que alguém desabilitado altere o ajuste do potenciômetro, não
conseguirá sair dos limites pré – estabelecidos.
2. Controle de Rampa
O controle de rampa, quando aplicado em válvulas de pressão, tem a finalidade de permitir
a pressurização ( rampa de subida do sinal ) ou a despressurização ( rampa de descida do
sinal ) , evitando “golpes de ariete” no circuito hidráulico.
Para efetuar este controle, mudar a chave que HABILITA a rampa e girar o potenciômetro
RAMPA no sentido horário. É possível regular o tempo de mudança de um valor de
pressão para outro de 0 a 5 segundos.
3. Dither
O circuito da placa opera com um dither de 250 Hz.
O dither mantém o carretel vibrando, com isso, diminui a histerese da válvula por diminuir
as perdas mecânica decorrentes da inércia. Quando o carretel está totalmente parado, sua
resposta é mais lenta do que quando está vibrando. Diminui também as perdas elétricas,
pois o campo magnético não se dissipa totalmente, dessa forma o tempo que levaria para
formar o campo magnético é reduzido.
5
Hidráulica Proporcional
Training
Placa de Acionamento ED 104
Descrição Geral:
O amplificador proporcional ED 104 é usado para acionar as válvulas de controle
de pressão proporcional série DAS. O amplificador responde a um sinal de comando de 0
a + 10 VDC. Quando chega o sinal de controle, o amplificador direciona um sinal de
corrente modulado do tipo PWM ao solenóide da válvula proporcional.
A placa ED104 possui ajustes de pressão mínimo e máximo bem como
controle de rampa.
Características:
- Controle de Rampa: a rampa interna tem a função de reduzir os efeitos de picos
e quedas de pressão bruscas, garantindo a mudança de patamares de pressão de forma
suave e estável.
- Controle de Pressão Eletrônico: este controle limita a máxima pressão de acordo
com a capacidade da válvula.
- Ajuste de Offset (corrente mínima) o mínimo ajuste da placa permite ao usuário
definir a menor faixa de operação.
- Corrente de Realimentação; este circuito assegura que a pressão se manterá
constante independentemente das mudanças de temperatura e tensão.
- Dither: o circuito de dither opera a 250 Hz para reduzir a histerese.
- Led=s Indicadores: o led cor amarelo indica que a placa está alimentada e em
operação. O led vermelho indica que solenóide está energizado.
Especificações:
Tensão de alimentação
24 VDC, -10% A +20%
Sinal de Comando
0 a +10 VDC
Tensão de Referência
+10 VDC a 10 mA
Temperatura de Operação
0 a 701C
Saída para Solenóide
16 VDC, PWM, 350 mA a 1300 mA
Faixa de Rampa
0 a 5 segundos
Sinal Desabilitação Rampa
5 a 30 VDC, 15 mA
Interface
31 pinos
Fusível de Proteção
médio, 2 A
6
Hidráulica Proporcional
Training
Placa de 1 Canal
Pontos para colocação
de amperímetro
Chave de seleção do valor
De referência interna / externa
O led indica
Solenóide energizado
Alimentação 24VDC
24V
Training
EXT
Tensão de referência
0 - 10 VDC externa
Chave que habilita e
Desabilita a Rampa
Alimentação 0V
A
1
2
INT
Saída para o
solenóide proporcional
LIGA
MIN
RAMPA
DESL
P1
Com o amperímetro
instalado o solenóide
será ligado nos
bornes 2 e 3
RAMPA
MAX
3
Sem o amperímetro
instalado o solenóide
será ligado nos
bornes 1 e 3
Potenciômetros de ajuste de
Corrente Máxima e Corrente mínima
Potenciômetro de ajuste
Referência interna ( 0 - 10 V )
Potenciômetro de
Ajuste da Rampa
OBS.: O amperímetro deve ser instalado durante a operação de ajuste de corrente mínima e corrente máxima para a calibração da
placa de 1 canal .
7
Hidráulica Proporcional
Training
Exercício1: Montar o circuito abaixo e executar os seguintes ensaios:
 Ajustar a corrente mínima 400mA e corrente máxima 1000mA.
 Regular a pressão da máquina para 50 bar com a chave seletora no modo interno
 Habilitar o controle de Rampa, ajustar o tempo máximo 5 segundos
 Mudar a chave seletora para o modo externo esperar a pressão cair a zero, verifica-se a despressurização através do manômetro
 Colocar a chave seletora no modo interno e esperar a pressão atingir 50 bar, verifica-se a pressurização através do manômetro
24V
Sem amperímetro
24
Training
4EXT
Fonte DC
0V
A
INT
LIG
A
RA
DESL
MP
P1
A
Com amperímetro
MIN
RAMPA
MAX
M
8
Hidráulica Proporcional
Training
Placa de 2 canais
Função :
Comandar válvulas proporcionais controladas por duplo solenóide proporcional, como
válvulas de controle direcional. Neste caso controla-se tanto a direção do fluxo como a
vazão e consequentemente o sentido de movimento e a velocidade do atuador
Aplicação no painel de treinamento Parker:
Controlar a válvula direcional proporcional.
AB
AB
24
V
LVDT
RAM
PA
P
A
Traini
EXT
ng
IN
T
PRÈ
A
P
B
MIN
A
MAX
A
MIN
B
MAX
B
1
2
3
4
Placa de 2 Canais
Funcionamento:
A placa de 2 canais possui 03 modos de operação, que é selecionado manualmente. Permite
variar o sinal de saída de 0% a 100% do valor de corrente do solenóide a ser controlado.

Modo interno : a variação do sinal de corrente na saída é feita pelo potenciômetro
multivolta. Este modo é utilizado somente durante o procedimento de calibração da
placa que consiste no ajuste da corrente mínima e corrente máxima fornecida pela
placa.

Modo externo : a variação do sinal de corrente na saída é feita externamente, através
de um sinal analógico de 0 a 10 V fornecido por um potenciômetro externo, um CLP
por meio de um conversor D/A ou uma placa de setpoint .

Modo Pré : O seletor no modo pré, habilita os potenciômetros 1,2,3 e 4 da parte
inferior da placa . Cada um desses potenciômetros pode ter seu Pré ajustado
colocado na saída da placa. A chave manual, é utilizada na etapa de pré-fixação dos
valores de cada potenciômetro. A bobina do relê que ativa o contato que está em
paralelo com a chave, pode ser acionado tanto por comando elétrico convencional,
como ser acionado por um clp utilizando seus sinais digitais.
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Hidráulica Proporcional
Training
Modo Interno
Ajuste de corrente mínima e corrente máxima.
O solenóide proporcional, tem a intensidade de seu campo magnético controlado
pela intensidade de corrente, por isso este é o parâmetro que deve ser controlado,
corrente.
Eliminação de banda morta, esta função é utilizada para ajustar a escala da placa,
controlada pelo potenciômetro multivolta, com a faixa de corrente de operação da
válvula proporcional.
Para eliminar a banda morta, seguir o procedimento abaixo:
A

Instalar um amperímetro no local indicado na placa

Colocar o potenciômetro multivolta na posição 5

Ajustar o valor 300 mA no amperímetro usando o potenciômetro MIN A

Colocar o potenciômetro multivolta na posição final 0

Ajustar o valor 1050 mA no amperímetro usando o potenciômetro MAX A
Este procedimento faz com que o zero do potenciômetro multivolta ( posição 5) seja igual
a 300mA e o máximo do potenciômetro multivolta ( posição 0 ou 10) seja 1050 mA. Além
de eliminar a banda morta, aumentamos a precisão da escala por distribuir a faixa útil de
ajuste da válvula em todas as voltas do potenciômetro.
O ajuste de corrente mínima e corrente máxima pode também ser utilizado para
determinar os limites mínimo e máximo de velocidade que a máquina vai operar. Ex.: de
500mA a 1000mA , mesmo que alguém desabilitado altere o ajuste do potenciômetro, não
conseguirá sair dos limites pré – estabelecidos.
4. Controle de Rampa
O controle de rampa, quando aplicado em válvulas direcionais, tem a finalidade de
permitir a aceleração ( rampa de subida do sinal ) ou a desaceleração ( rampa de descida
do sinal ) , evitando impactos no fim de curso, tomadas de velocidade e paradas suaves.
Com isso, as velocidades dos atuadores podem ser aumentadas consideravelmente sem
comprometer a estrutura mecânica da máquina.
Para efetuar este controle, mudar a chave que HABILITA a rampa e girar o potenciômetro
RAMPA no sentido horário. É possível regular o tempo de mudança de um valor de vazão
para outro de 0 a 5 segundos individualmente, rampa de subida ou rampa de descida,
este valor será considerado tanto para o solenóide A como para o solenóide B.
LVDT, colocando um amperímetro no pino amarelo e no terra, temos a possibilidade de
comparar o sinal do LVDT com o amperímetro usado para a calibração da placa.
10
Hidráulica Proporcional
Training
5. Dither
O circuito da placa opera com um dither de 250 Hz.
O dither mantém o carretel vibrando, com isso, diminui a histerese da válvula por diminuir
as perdas mecânica decorrentes da inércia. Quando o carretel está totalmente parado,
sua resposta é mais lenta do que quando está vibrando. Diminui também as perdas
elétricas, pois o campo magnético não se dissipa totalmente, dessa forma o tempo que
levaria para formar o campo magnético é reduzido.
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Hidráulica Proporcional
Training
Placa de 2 Canais
Chave que seleciona o
modo de operação
AB
24V
Training
Soquete para ligar o
cabo da válvula
Chave que habilita e
Desabilita a Rampa
RAMPA
P
AB
LVDT
A
EXT
A
MIN A
INT
P
B
MAX A
PRÈ
Potenciômetros de ajuste de
Corrente Máxima e Corrente mínima
MIN B
MAX B
1
2
3
4
Os potenciômetros de 1 a
4 podem comandar tanto
o avanço como o retorno
do atuador
O sinal do
potenciômetro pode ser
habilitado manualmente
ou por comando
elétrico
OBS.: O amperímetro deve ser instalado durante a operação de ajuste de corrente mínima e corrente máxima para a calibração da
placa de 2 canais.
Para o funcionamento do solenóide sem o amperímetro, os dois pontos. Bornes verdes devem estar jampeados. Caso contrário, o
soquete de saída para o cabo que aciona as bobinas da válvula direcional, fica sem alimentação.
LVDT ( Linear Variable displacement Tranducer ) é um transdutor variável de deslocamento linear incorporado ao corpo da válvula
que capta a posição real do carretel criando uma malha fechada que permite uma melhor performance da válvula..
12
Hidráulica Proporcional
Training
Exercício
1- Modo Interno : Calibrar a placa de 2 canais
 Chave seletora posição interno
 Placa alimentada com 24Vcc
 Amperímetro instalado na posição indicada
 Potenciômetro multivolta na posição 5
 Ajuste do min A
 Potenciômetro multivolta na posição 5
 Ajuste do Max A
 Potenciômetro multivolta na posição 5
 Ajuste do min B
 Potenciômetro multivolta na posição 5
 Ajuste do Max B
Ligações:





LVDT
Sensor Potenciométrico na placa linearizadora
Placa Linearizadora na Placa comparadora
Cabo da Válvula Direcional na Placa de 2 Canais
Comando elétrico (veja página seguinte)
Alimentar todas as placas com 24Vcc
Modo PRÉ
 Com a chave seletora na posição PRÉ ligar a chave do potenciômetro 1 da placa de 2 canais
 Mover o atuador até uma posição final traseira.
 Ajustar o potenciômetro 1 da placa comparadora de modo que o led fique apagado e logo que o cilindro avance uns 4 mm o
led se acenda.
 Mover o atuador até uma posição final dianteira.
 Ajustar o potenciômetro 2 da placa comparadora de modo que o led fique aceso somente quando o atuador alcançar a
posição final dianteira
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Hidráulica Proporcional
Training



Regular o potenciômetro 1 da placa de 2 canais para velocidade máxima de avanço e desligar a chave manual do
potenciômetro 1.
Regular o potenciômetro 2 da placa de 2 canais para velocidade máxima de retorno e desligar a chave manual do
potenciômetro 2.
Em seguida ligar o comando elétrico abaixo
Exercício de comando PRÉ A+ A- com velocidade máxima. P1 e P2 são contatos da placa comparadora e Pré 1 e Pré 2 são da placa
de 2 canais
S1
K1
K3
K1
P2
K1
K2
K2
P1
K2
K3
K3
K1
K2
Pré-1
K2
K3
Pré-2
Variar o ajuste do Pré 1 e Pré 2 para alterar a velocidade do atuador.
Variar o ajuste de P1 e P2 para alterar a posição de início e fim de curso do atuador.
15
Hidráulica Proporcional
Training
Placa Linearizadora
Placa Linearizadora
Função : Alimentar o sensor linear
potenciométrico e gerar um sinal
linear que é devolvido pelo sensor
em função da posição do atuador.
O sinal do sensor é recebido pelo
soquete e emitido pela placa já
linearizado em dois bornes para
pino banana. Deste ponto pode-se
ligar o sinal a uma placa
comparadora ou a um módulo A/D
para controle através de CLP.
24V
ENTRADAS
Training
SAÍDAS
1
2
Placa Comparadora
Ou
3
CLP ( Módulo A/D)
4
PLACA DE CONEXÃO LINEAR
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Hidráulica Proporcional
Training
Placa Comparadora
Esta placa , compara o valor do sinal
recebido da placa linearizadora com o
valor ajustado nos potenciômetros.
Se o valor recebido for menor do que o
valor ajustado o relê fica desligado se for
igual ou maior o relê fica ligado. O contato
do relê que pode ser NA ou NF , pois é um
contato inversos será utilizado no
comando elétrico que controlará a placa de
2 canais através do modo PRÈ.
24V
Training
1
2
Contatos inversores
3
Sinal da placa linearizadora
4
0V
PLACA COMPARADORA
17
Hidráulica Proporcional
Training
Placa de SETPOINT
Esta placa tem a função de fornecer o sinal para a placa de 2 canais quando estiver operando no modo externo.
Training
24V
0 – 10 V
0 – 10 V
CLP
CLP
0V
PLACA DE SETPOINT
18