У ажыўленым аддзяленні ўрача лекара Наладжвае вентылятар пацыента з дапамогай кнопкі. Машына адказвае імгненна дастаўляючы кісларод дакладна на 15,2 літра ў хвіліну, а не 15.0. Гэтая выратавальная дакладнасць? Гэта ўсё дзякуючы прапарцыйнаму клапане Працуючы моўчкі ў абсталяванні.
Гэтыя выдатныя прылады ёсць Рэвалюцыянізацыя кантролю вадкасці ў розных галінах, ад утрымання касманаўтаў у жывых у прасторы, каб дапамагчы аўтамабілю плаўна тармазіць руху. Давайце пагрузімся ў тое, як Яны працуюць і чаму яны ўсё мяняюць.
Прапарцыйны клапан падобны на тое, каб мець Пальцы прафесійнага піяніста, якія кантралююць ваш садовы шланг. У той час як рэгулярны Клапаны альбо цалкам адкрытыя, альбо зачыненыя (як выключальнік святла), прапарцыйныя клапаны Можа наладзіць дзе -небудзь ад 0% да 100% адкрытым (напрыклад, перамыкач -дыммер).
Вызначэнне: Электрычна кантраляваны клапан, які пастаянна рэгулюе паток вадкасці, ціск або кірунак на аснове электрычных сігналаў уводу, забяспечваючы дакладнае Кантроль над гідраўлічнымі і пнеўматычнымі сістэмамі.
Розніца, якая змяняе гульню
Перад прапарцыйнымі клапанамі, заводскія работнікі прыйшлося ўручную наладзіць некалькі выключаных клапанаў, каб атрымаць патрэбны ціск на афарбоўка аўтамабільных дэталяў. Цяпер адзін прапарцыйны клапан аўтаматычна рэгулюе сябе сотні разоў у секунду, ствараючы гэтую ідэальную, без прамежак, якую вы бачыце на сучасных транспартных сродках.
Крок 1: Лічбавая каманда
Усё пачынаецца, калі сістэма кіравання адпраўляе электрычны сігнал - думайце пра гэта як лічбавы шэпт, які распавядае клапане Што менавіта рабіць. Гэты сігнал можа паходзіць з датчыка тэмпературы ў a Фармацэўтычная лабараторыя альбо датчык ціску ў гідраўлічнай прэсе.
Крок 2: Вытворчасць электрамагнітнай сілы
Унутры клапана жыве электрамагнітны шпуль, які ператварае электраэнергію ў магнітную сілу. Калі праз гэта праходзіць ток шпулька, яна стварае магнітнае поле, прапарцыйнае ўваходным сігналу. Болей Цяперашні роўны магнетызму - гэта так проста.
Гэта магнітнае поле нацягвае метал Арматура (падумайце пра гэта як пра магнітны поршань). Прыгажосць заключаецца ў дакладнасці: Падвоіце электрычны сігнал, і вы атрымаеце ўдвая больш магнітную сілу.
Крок 3: Танец шпулькі
Арматура злучаецца з дакладна апрацаваная шпуля Урыўкі. Па меры павелічэння магнітнай сілы шпулька рухаецца супраць адкалібраванага Вясна, адчыняючы вадкасныя праходы паступова.
Вось дзе адбываецца інжынерная магія: Геаметрыя шпулькі разлічваецца, каб гарантаваць, што кожны міліметр руху стварае прадказальнае змяненне хуткасці патоку. Гэта як мець механічнае Перакладчык пераўтварае электрычныя пажаданні ў рэальнасць вадкасці.
Пнеўматычны прапарцыйны клапан Прыкладанні ў сферы аховы здароўя
У бальнічных аперацыйных залах, Анестэзіёлагі абапіраюцца на пнеўматычныя прапарцыйныя клапаны для кантролю газу сумесі. Доктар Сара Чэнь у Медыцынскім цэнтры Бостана тлумачыць: "Калі мне трэба для павелічэння канцэнтрацыі кіслароду з 21% да 35% для пацыента, прапарцыйна клапан рэагуе ў мілісекундах, патэнцыйна захоўваючы каштоўныя клеткі мозгу падчас Хірургічнае ўмяшанне ".
Гэтыя клапаны таксама магутнасць:
Электра-гідраўлічныя прапарцыйныя клапаны ў Выраб
Зайдзіце на фабрыку Fremont Tesla, і Вы ўбачыце робататэхнічныя афарбоўкі аўтамабіляў з матэматычнай дакладнасцю. Кожны Рух ARM кантралюецца электра-гідраўлічнымі прапарцыйнымі клапанамі, якія Адрэгулюйце ціск тысячы разоў у хвіліну.
Вытворчыя прыкладанні:
Прапарцыянальны накіраваны кантрольны клапаны у аэракасмічнай прасторы
Калі капітан Джэніфер Марцінес наладжвае яе Упраўленне палёту Boeing 787, яна кіруе прапарцыйным накіраваным кантролем клапаны, якія перамяшчаюць кантрольныя паверхні самалёта. Гэтыя клапаны могуць наладзіць Айлерон становіцца з крокам, меншай, чым шырыня валасоў чалавека, захоўваючы Сотні пасажыраў у бяспецы ў 35000 футаў.
Мадуляцыя шырыні імпульсу (ШІМ) кантроль Сістэмы
Сучасныя прапарцыйныя клапаны выкарыстоўваюць ШІМ Тэхналогія - хутка пераключэнне электрычных сігналаў уключэння і выключэння, каб дасягнуць дакладнага кантроль. Уявіце сабе, што мігцелі ліхтарык так хутка, што вашы вочы бачаць стабільна Яркасць, але вы можаце кантраляваць, наколькі ярка яна выглядае.
Перавагі PWM:
Кантроль зваротнай сувязі з закрытым контурам
Да самых разумных прапарцыйных клапанаў адносяцца датчыкі, якія пастаянна адсочваюць уласную працу. Лінейная зменная Датчык дыферэнцыяльнага трансфарматара (LVDT) адсочвае становішча шпуля Дакладнасць, ствараючы цыкл зваротнай сувязі, якая імгненна выпраўляе любыя адхіленні.
Уплыў у рэальным свеце: У вытворчасці паўправаднікоў гэтыя сістэмы зваротнай сувязі дапамагаюць ствараць Кампутарныя чыпсы з транзістарамі ўсяго 5 нанаметраў шырынёй - гэта 10 000 разоў танчэй, чым чалавечыя валасы.
|
Рыса |
Прапарцыйны клапан |
Сервопрован |
|
Час адказу |
50-200 мс |
5-20 мс |
|
Дакладнасць |
± 2% ад поўнага маштабу |
± 0,1% ад поўнага маштабу |
|
Каштаваць |
500-5000 долараў |
5000-50 000 долараў |
|
Талерантнасць да забруджвання |
Высокі |
Нізкі |
|
Прыкладанне |
Прамысловая аўтаматызацыя, мабільная гідраўліка |
Аэракасмічная, ваенная сістэма |
Салодкае месца: Для 80% прамысловых прыкладанняў прадастаўляюць прапарцыйныя клапаны Ідэальны баланс прадукцыйнасці і эканамічна эфектыўнасць.
Аўтамабільнае новаўвядзенне
Калі Mercedes-Benz распрацаваў сваю адаптацыю Сістэма падвескі, ім патрэбны клапаны, якія маглі б наладзіць амартызатар калянасць у рэжыме рэальнага часу. Іх інжынеры выбралі прапарцыйныя клапаны, якія адказваюць да дарожных умоў 500 разоў у секунду, ператвараючы няроўныя шашы ў шаўковыя гладкія атракцыёны.
Прарывы медыцынскіх прылад
У дзіцячай бальніцы Філадэльфія, Заўчасныя немаўляты вагой менш за 2 фунты залежыць ад ШВЛ з прапарцыянальныя клапаны, калібруюцца, каб забяспечыць удыхі менш, чым шэпт. Гэтыя Клапаны дапамаглі палепшыць выжывальнасць для надзвычай заўчасных дзяцей 15% за апошняе дзесяцігоддзе.
Прыкладанні аднаўляльных крыніц энергіі
Сістэмы кіравання крокам ветрагенератара выкарыстоўваюць прапарцыянальныя клапаны для рэгулявання кутоў ляза ў залежнасці ад хуткасці ветру. Адзіны Турбіна можа мець 20+ прапарцыянальных клапанаў, якія працуюць разам, аптымізацыя энергіі Захоп, абараняючы сістэму ад разбуральных сіл ветру.
Праблемы з забруджваннем
Сцэнар: A Напаўняльная машына для перапрацоўкі харчовых заводаў пачынае даваць супярэчлівыя часткі.Корань Прычыняць: Металічныя часціцы з зношаных труб забруджваюць клапан.Рашэнне: Усталюйце 10-мікронную фільтрацыю і рэалізуйце графікі прагнастычнага абслугоўвання.
Праблемы з тэмпературай, звязаныя з тэмпературай
Сцэнар: An Аўтамабільны выпрабавальны аб'ект заўважае рэакцыю клапана ў гарачае надвор'е.Корань Прычыняць: Падвышаная тэмпература павышае глейкасць гідраўлічнай вадкасці і шпульку супраціў.Рашэнне: Укараненне алгарытмаў кампенсацыі тэмпературы і Выкарыстоўвайце кампаненты з высокай тэмпературай.
Патрабаванні да хуткасці патоку
Дакладныя патрэбы
Экалагічныя меркаванні
Інтэграцыя IoT і разумная дыягностыка
Прапарцыйныя клапаны заўтра вы, перш чым яны зламаліся. Такія кампаніі, як Паркер Ханіфін, распрацоўваюць клапаны якія выкарыстоўваюць машыннае навучанне для прагназавання патрэбаў у тэхнічным абслугоўванні, патэнцыйна зніжаючы Непланаваны час прастою на 60%.
Мініяцюрныя поспехі
Мікрафлюідныя прапарцыйныя клапаны меншыя чым паштовая штамп дазваляе прарывацца медыцынскімі прыладамі, у тым ліку Партатыўныя дыялізныя машыны і імплантаваныя сістэмы дастаўкі наркотыкаў.
Інавацыі па энергаэфектыўнасці
Клапаны наступнага пакалення будуць уключаны Тэхналогія ўборкі энергіі, патэнцыйна сілкуючыся ад вадкасці Паток, які яны кіруюць - ствараючы сапраўды аўтаномныя прапарцыйныя сістэмы клапана.
Прадстаўнік кантрольнага спісу
Графік прафілактычнага абслугоўвання
Маніторынг прадукцыйнасці
Выкарыстоўвайце сістэмы рэгістрацыі дадзеных для адсочвання:
Павышэнне эфектыўнасці вытворчасці
Вытворца аўтамабільных запчастак замяніў 40 Выключаныя клапаны з 8 прапарцыйнымі клапанамі, дасягнуўшы:
Разлікі эканоміі энергіі
Прапарцыянальныя клапаны звычайна памяншаюць энергію спажыванне на 20-40% у параўнанні з сістэмамі дросельнай засланкі з выкарыстаннем выключаных клапанаў з абмежавальнікі. Для аб'екта з выкарыстаннем 100 кВт гідраўлічнай магутнасці гэта ўяўляе сабой Эканомія 15 000-30 000 долараў штогод.
Звязаныя тэхналогіі і сістэма Інтэграцыя
Для больш глыбокага разумення кантролю вадкасці Сістэмы, вывучыце гэтыя звязаныя тэмы:
З аддзялення інтэнсіўнай тэрапіі, дзе яны дапамагаюць выратаваць жыццё Заводскі падлогу, дзе яны паляпшаюць якасць прадукцыі, прапарцыйныя клапаны Уяўляюць сабой ідэальнае зліццё машынабудавання і электроннага кантролю. Іх здольнасць забяспечваць дакладны, бесперапынны кантроль вадкасці, зрабіла іх Неабходна ў сучаснай аўтаматызацыі.
Калі мы рухаемся да прамысловасці 4.0, гэтыя Інтэлектуальныя клапаны стануць яшчэ разумней, больш эфектыўнымі і больш звязаны. Ці распрацоўваеце вы наступнае пакаленне медыцынскіх вырабаў, Аптымізацыя вытворчых працэсаў альбо распрацоўка аўтаномных транспартных сродкаў, Разуменне прапарцыянальнай тэхналогіі клапана не проста карысная - гэта так істотны.
У наступны раз, калі вы выпрабуеце гладкія паскарэнне электрамабіля, дакладная праца медыцынскага абсталявання, альбо бездакорны аздабленне на вырабленым прадукце, памятайце пра прапарцыйныя клапаны Працуючы моўчкі за кулісамі, перакладаючы электрычныя сігналы ў Механічная дакладнасць з выдатнай надзейнасцю.
Ключавы вывад: Прапорцыйныя клапаны пераадольваюць разрыў паміж простым кантролем і дарагім сервопридемыя сістэмы, якія прапануюць дакладнасць большасці прыкладанняў па цане большасці прадпрыемствы могуць сабе дазволіць. У ўсё больш аўтаматызаваным свеце яны не проста Кампаненты - яны разумныя партнёры, якія робяць дакладнасць.
