Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
Um Fehler der Proportionalkette auszugleichen, wird die erreichte Istposition
durch einen Wegsensor gemessen und im Regler mit dem Sollwert verglichen. Bei
Abweichungen wird die Position über eine Stromänderung korrigiert. Zur Posi-
tionsmessung dienen heute meistens induktive Aufnehmer aus drei getrennten
Spulen nach dem Prinzip des Differenzialtransformators (s. Kap. 6.7).
Proportionalmagnete werden meistens mit 12 oder 24V Nennspannung betrieben.
Gegenüber einfachen Gleichspannungsmagneten (Bild 5.4) wird die linke obere
Kraftspitze über die konstruktive Ausbildung des nichtmagnetischen Rings
„abgeschnitten“, um die Proportionalität im Arbeitsbereich (hier 4 mm) zu errei-
chen. Dieses geht etwas auf Kosten der Kraftdichte.
Die oberen Kurven in Bild 5.10 stehen für eine erzwungene Rückstellbewegung
gegen die volle Magnetkraft. Hysterese durch elektrische Effekte und 2x Reibung.
5.1.3.5 Piezo-Aktoren
Piezo-Aktoren wurden in den letzten Jahren für anspruchsvolle Anwendungen
entwickelt, so z. B. für die Betätigung von Einspritzventilen für Dieselmotoren
und vereinzelt auch zur Ansteuerung von Hydraulikventilen [5.2,
5.9
-
5.11]. Unter
dem Piezo-Effekt versteht man an sich die Entstehung einer elektrischen Ladung
bei Belastung eines Piezo-Kristalls. Entsprechende Druck- und Kraftaufnehmer
zeichnen sich durch extrem hohe Steifigkeit mit dadurch sehr guten dynamischen
Eigenschaften aus. Bei Piezo-Aktoren dreht man diese Wirkungsweise um: Es
wird unter relativ hoher Spannung
[5.6] eine Ladungsmenge an den
Piezokristall geführt. Diese er-
zeugt eine Kraft, die sehr groß
sein kann, aber leider mit einem so
kleinen Weg gekoppelt ist, dass
dieser selbst für kleine Vorsteu-
erstufen nicht ausreicht. Um den
Weg zu vergrößern, werden Piezo-
Elemente zu einem Stapel in Reihe
geschaltet,
Bild 5.11
. Da dieses
aber immer noch nicht ausreicht, benutzt man z. B. zusätzliche mechanische oder
hydrostatische Wegübersetzer (auch „Wegverstärker“ WVS), deren Ausgangs-
größen „Kraft“ und „Weg“ auf ein kleines Vorsteuerventil wirken können. In
[5.2] wird hierzu die Entwicklung einer mechanischen Verstärkung durch das
„Bimetallprinzip“ (Hoerbiger) besprochen.
Piezo-Aktoren haben bezüglich Kraftentwicklung und Dynamik ein interessantes
Potenzial. Ihre Anwendung steht eher noch am Anfang.
Bild 5.11:
Piezo-Aktor (schematisch)
