Vanne proportionnelle électropneumatique et vanne de régulation
Une vanne proportionnelle électropneumatique est également appelée vanne proportionnelle. Une vanne pneumatique classique permet de contrôler une valeur fixe d'un équipement grâce à une pression et un débit de liquide préréglés. La régulation s'effectue par variation continue de la vitesse (lente, rapide, puis lente) ou par simulation d'une courbe de contrôle précise, permettant ainsi un contrôle de la force. La vanne pneumatique classique est commandée par le système pneumatique de la vanne proportionnelle électropneumatique.
Une vanne de régulation se compose de deux éléments principaux : le corps de vanne et l’actionneur (ou système d’actionnement). Elle se divise en quatre séries : vannes de régulation à simple siège, à double siège, à cylindre à manchon et à commande automatique. Les variantes de ces quatre types de vannes permettent de nombreuses configurations, chacune présentant ses propres applications, caractéristiques, avantages et inconvénients. Si certaines vannes de régulation sont utilisées dans un plus large éventail d’applications que d’autres, elles ne sont pas toutes adaptées à toutes les applications et ne peuvent être combinées pour offrir la meilleure solution en termes de performances et de coûts.
L'électrovanne est un composant pneumatique qui actionne le noyau de la vanne grâce à une bobine électromagnétique, tandis que la vanne de régulation génère une force électromagnétique par induction. Plus le courant de la vanne de régulation est élevé, plus la poussée est importante. Dès lors, est-il possible, en appliquant différents courants d'alimentation aux bobines d'une électrovanne classique, de transformer une vanne tout ou rien en une vanne proportionnelle ?
Ce problème est manifestement problématique. De manière générale, la précision de fabrication des électrovannes classiques ne permet pas d'atteindre celle des vannes proportionnelles. De plus, leur structure interne ne prend pas suffisamment en compte des paramètres tels que l'équilibre de la pression pneumatique. Par conséquent, lorsque la force électromagnétique est faible, le noyau de la vanne ne peut être stabilisé en position de transition, et la vanne à commutation électromagnétique ne présente pas un comportement proportionnel satisfaisant. Ou bien, le comportement proportionnel de l'électrovanne est très peu marqué. Ainsi, la conception et la fabrication des vannes proportionnelles doivent être très différentes de celles des vannes tout ou rien, ce qui nécessite un investissement plus important en recherche et développement.
Autre question : pour une même vanne proportionnelle, est-il possible d’alimenter directement la bobine du solénoïde avec le modèle à courant continu, sans passer par un amplificateur proportionnel ? Cette méthode est théoriquement possible. Le signal de résistance variable peut servir à la commande de la bobine. Cependant, elle engendre une importante consommation d’énergie et un fort dégagement de chaleur. De plus, aucun flottement ni courant ne se produit lors du déplacement du noyau de la vanne. L’effet de rétroaction empêche d’optimiser les performances de la vanne.
Outre la rétroaction de courant interne de l'amplificateur, le signal de dithering haute fréquence joue également un rôle important. Ce signal de vibration haute fréquence permet de maintenir la bobine proportionnelle en vibration constante, ce qui permet de compenser l'influence du frottement statique et de minimiser l'impact de l'hystérésis sur ses performances.
Un amplificateur proportionnel est un dispositif électronique qui fournit un courant de performance spécifique à un électroaimant proportionnel et assure la régulation en boucle ouverte ou fermée d'une vanne proportionnelle électropneumatique ou d'un système de commande proportionnelle électropneumatique. À quelle performance fait donc référence ce courant de performance spécifique ?
En résumé, l'utilisation d'un amplificateur proportionnel permet de réaliser les fonctions suivantes : contrôler l'intensité du courant appliqué à la bobine par la vanne, définir le signal d'entrée minimum et maximum de la vanne proportionnelle, définir le courant de sortie minimum et maximum, ainsi que les temps de montée et de descente, et enfin, définir la fréquence du signal de dithering grâce à la fonction de rétroaction négative du courant intégrée.
Pour plus d'informations sur les vannes électropneumatiques, veuillez consulter :
Régulateur de pression proportionnel