Cỏc van servo và van tỉ lệ dựng cho điều khiển liờn tục vị trớ, tốc độ và lực của một cơ cấu chấp hành thủy lực, yờu cầu độ chớnh xỏc về vị trớ hoặc chớnh xỏc trong điều kiện chạy và dải tần số làm việc, trong cả hai cấu trỳc điều khiển vũng mở và vũng kớn.
Van servo hay van tỉ lệ là một bộ phận của hệ thủy lực cú thể sinh ra đầu ra điều khiển đƣợc và là hàm của đầu vào dạng điện. Thiết bị chuyển đổi tớn hiệu điện thành tỏc động van cuộn hoặc van đĩa (sỳ-pỏp hỡnh nấm) là nam chõm điện của động cơ hóm (động cơ mụmen lớn) hoặc cuộn cảm tỉ lệ. Động cơ hóm chuyển dũng điện một chiều nhỏ sang mụmen tỏc động lờn mặt rotor ở chế độ lƣỡng cực. Cuộn cảm tỉ lệ sinh ra lực đơn hƣớng trờn hàm phần ứng di động của dũng điện tuần hoàn trong cuộn dõy, với đặc tớnh duy trỡ lực này xấp xỉ khụng đổi trong dải dịch chuyển con chạy. Động cơ hóm, với cỏc giỏ trị dũng điện và điện cảm thấp, cú thời gian đỏp ứng ngắn hơn cuộn cảm servo, đặc biệt là hoạt động với dũng điện cao nhƣng sinh ra cụng suất cơ thấp hơn. Do đú, động cơ hóm tạo thành tầng dẫn hƣớng thƣờng thấy trong cỏc van servo, cũn cuộn cảm servo đƣợc dựng trong cỏc van tỉ lệ tỏc động trực tiếp lờn cỏc van cuộn.
Lƣu lƣợng dũng chảy hoặc độ chờnh ỏp suất cú thể đƣợc điều khiển trực tiếp bởi cỏc van servo hoặc van tỉ lệ, tựy dạng.
Van servo hoặc van tỉ lệ thƣờng cú cỏc đặc điểm cơ bản sau: Cỏc tớn hiệu đầu vào, độ chớnh xỏc, đặc tớnh trễ, tuyến tớnh đầu vào và ra, dải chết và độ rộng dải.
Cỏc tớn hiệu đầu vào đƣợc đặc trƣng bởi dạng tớn hiệu và dải biến thiờn. Phổ biến là cỏc tớn hiệu dũng điện (10 mA hoặc 4-20 mA) điện ỏp (0-10 V). Độ chớnh xỏc đƣợc đỏnh giỏ bởi hiệu giữa giỏ trị đặt và giỏ trị thực. Nú đƣợc tớnh theo phần trăm tỉ lệ. Đặc tớnh trễ nhận đƣợc từ độ chờnh với điểm đặt lờn và xuống tƣơng ứng. Cỏc giỏ trị của nú biểu diễn tỉ lệ giữa độ lệch tối đa và giỏ trị toàn thang đo. Tuyến tớnh là 1 đặc tớnh cú thể ƣớc lƣợng trờn toàn dải làm việc. Trong dải tƣơng đối, nú cú thể đƣợc biểu diễn bẳng tỉ lệ phần trăm độ lệch tối đa của quan hệ vào/ra của phần hồi quy tuyến tớnh của nú. Thụng thƣờng, điều khiển vị trớ yờu cầu độ tuyến tớnh cao hơn so với điều khiển tốc độ, ỏp suất hoặc lực. Dải chết (dead band) xỏc định giỏ trị đầu vào tối thiểu để đảm bảo sự biến thiờn đầu ra vẫn đƣợc chấp nhận. Khụng giống nhƣ trờn, độ rộng dải là một đặc tớnh động.
77
Bảng 2.4. Những điểm khỏc nhau chớnh giữa cỏc van servo và van tỉ lệ thuỷ lực
Van servo Van tỉ lệ
Chuyển đổi cơ điện Mụmen động cơ hai chiều với nozzle-flapper hoặc vũi phun
Cuộn cảm servo nhiều hƣớng (10 20W)
Dũng điện đầu vào 100 200 mA < 3A Lƣu lƣợng dũng
chảy 2 200 l/phỳt (dạng một tầng) với van cú độ giảm ỏp suất = 70 bar
10 500 l/phỳt (dạng một tầng) với van cú độ giảm ỏp suất = 10 bar
Trễ <3% (<1% với dao động) <6% (<2% với phản hồi điện) Độ rộng dải >100Hz tuỳ thuộc vào biờn
dộ của đầu vào và của ỏp suất cung cấp
<100Hz tuỳ thuộc vào biờn dộ của đầu vào
Độ hở bỏn kớnh của
van cuộn 1 m (khụng gian vũ trụ) 4 m (cụng nghiệp)
2 6 m Dải khụng hoạt
động của van cuộn
<5% hành trỡnh Chộo nhau 10 20% hành trỡnh, ớt hơn nếu cú bự
Đú là do nú liờn quan tới biểu đồ tần số của cỏc thành phần và xỏc định rừ tần số ở đú độ hạ tƣơng ứng là 3 dB dƣới giỏ trị tần số thấp. Thụng thƣờng cỏc van điều khiển liờn tục yờu cầu độ rộng dải lớn hơn 2-5 lần so với hệ thống. Sự khỏc biệt chớnh giữa cỏc van servo và cỏc van tỉ lệ đƣợc chỉ trong bảng 3.2. Trừ sự khỏc nhau cơ bản trong cỏc thiết bị chuyển đổi điện cơ, cú thể cú sự giống nhau về cỏc đặc tớnh tĩnh và động của nhiều loại trờn thị trƣờng. Về cơ bản do cú cỏc đặc tớnh tĩnh và động mạnh hơn, cỏc van servo dựng chủ yếu trong cỏc vũng điều khiển kớn trong khi cỏc van tỉ lệ thƣờng dựng trong cỏc hệ thống vũng hở.