压电阀在智能阀门定位器中的应用

1、压电效应的应用
                                  
    压电晶体是一种电能和机械能可逆转换的陶瓷功能材料，它既可以将机械能转化为电能，也可以将电能转化为机械能。
    压电晶体受到外力挤压时，除产生机械变形外，在晶体的表面产生与挤压力成比例的电荷，通过电荷放大器可以把电荷转化为相应的电压输出，用来制造成压电力传感器、超声波接受器等。
    同样在压电晶体上施加电场，压电晶体的外型尺寸也会发生微小的变化，这种现象称为电致伸缩现象，由于其机械变形是由电场产生的，而且压电晶体的内阻非常大，几乎不消耗能量，可制造小型化、低功耗元件如蜂鸣器、超声波发生器、压电阀等。

2、先导压电阀P9
                                  
    HOERBIGER-ORIGA先导压电阀片P9（图1）通过压电薄片工作，其结构为极薄弹性金属片两面粘结压电晶体，在压电片的两个工作面上真空镀膜形成两个电极。

                                                          图1 P9工作原理示意图
                                  
    不通电时压缩空气输入孔1封闭，输出孔2和大气孔3相通，输出气压为0；通电时上层晶体收缩，下层晶体伸长，产生杠杆效应，使机械变形可扩大到几十微米，大气孔3封闭，压缩空气由孔1流向孔2，产生输出气压信号，压电片弯曲的程度随输入电压的大小变化而变化，所以先导压电阀P9可作为开关或比例阀使用。电压压力输出曲线见图2，先导压电阀响应时间小于2mS。

                                                      图2 P9压力-电压曲线图
    3、压电开关阀P20
    HOERBIGER-ORIGA压电开关阀P20（图3）由先导压电阀片P9、开关功率放大器、微型减压阀和30μm的过滤器组成2位3通阀。
                                  工作电压：24VDC
                                  工作电流：<10μA
                                  维持电流：0μA
                                  响应时间：<20mS(达到
                                  10%或90%的压力)
                                  电   容：<100nF
                                  工作气压：1.2-8.0Bar
                                  流   量：130L/Min
                                  (From6to5Bar)
                                  工作温度：-30～+60度

                                                      图3 P20工作原理示意图

4、压电智能阀门定位器气路结构
                                  
    压电智能阀门定位器气路上采用两个P20压电阀（PV1、PV2）和两个单向阀（RV1、RV2）组成非常简单的控制气路，如图4。
    智能阀门定位器共有3种气路逻辑状态。

                                 PV1 PV2  RV1RV2  调节阀
                                 ON ON 打开 关闭 进气
                                 OFF ON 关闭 关闭 保持
                                 OFF OFF 关闭 打开 排气

    当执行机构有少量泄漏或阀门管道压力突然变化引起阀位波动时，智能定位器马上由保持状态切换到脉冲工作状态，由于P20的响应时间可以到20mS，进气或排气压电阀可以将进气或排气量控制到最小（近似为0），保证阀位的扰动控制在1%误差范围内。

                                                          图4 气路结构示意图

5、压电智能阀门定位器控<