TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLOATTUATORI

ALESSANDRO DE CARLIANNO ACCADEMICO 2006-2007

Dipartimento diInformatica e Sistemistica

INQUADRAMENTO

ATTUATORI

2

ATTUATORI

ENERGIA ELETTRICA

ENERGIA FLUIDICA EN

ER

GIA

CH

IMIC

AE

NE

RG

IA T

ER

MIC

A

IDRAULICI PNEUMATICI

RELÈMOTORI

A SEMICONDUTTORI

MOTORI A COMBUSTIONE

INTERNA

ESPANSIONE

DEFORMAZIONE

ESPLOSIONEELETTROLISI

INQUADRAMENTO

ATTUATORI

3

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

CARATTERISTICHE DELA VARIABILE DI USCITA

ESCURSIONE DELLA VARIABILE DI USCITA

PRECISIONE ASSOLUTA E RELATIVA

INTERFACCIA VERSO IL DISPOSITIVO DI CONTROLLO

CAMPO DI APPLICAZIONE

LINEARITÀ

BANDA PASSANTE

NATURA DEI GUASTI E RELATIVA AFFIDABILITÀ

COSTO

INFORMAZIONI NECESSARIE PER CARATTERIZZARE UN ATTUATORE

PASSO DI CAMPIONAMEMTO DELLA VARIABILE DI COMANDO

INTERFACCIA VERSO IL SISTEMA DA CONTROLLARE

INQUADRAMENTO DEGLI ATTUATORI

ATTUATORI

4

CAMBIO DI POSIZIONE

MOTORI A FLUSSOIMPRESSO

MOTORI A FLUSSOINDOTTO

MOTORI A RILUTTANZA

MOTO ROTATIVO

MOTO LINEARE

ELETTROMAGNETI

MOTO ROTATIVO

MOTO LINEARE

ATTUATORIIDRAULICI

MOTORIIDRAULICI

ATTUATORIPNEUMATICI

MOTORIPNEUMATICI

ATTUATORIDI FORZA

PIEZOELETTRICI

MAGNETOSTRITTIVI

ELETTROCHIMICI

BIMETALLICI

METALLI A MEMORIA DI FORMA

ATTUATORIELETTROMECCANICI

ATTUATORIAD ENERGIA FLUIDICA

ATTUATORINON CONVENZIONALI

MOTORI A PASSO

ATTUATORI

VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI IDRAULICI

ATTUATORI

5

ATTUATORI IDRAULICIVANTAGGI SVANTAGGI

FORZA ELEVATA

GRANDI ESCURSIONI DI FORZA E DI SPOSTAMENTO

ELEVATO RAPPORTOPESO/POTENZA

NESSUN CONSUMO DI ENERGIA IN CONDIZIONI DI STALLO

REALIZZAZIONE COMPATTA E ROBUSTA

REALIZZAZIONE DIRETTADI MOTO LINEARE

NECESSITÀ DI UNA SORGENTE DI ALIMENTAZIONE AUTONOMACOMPLICATE STRUTTURE DI SUPPORTODISPOSITIVI DI CONTROLLO COMPLICATI E COSTOSI

FENOMENI DI ATTRITO E DI ISTERESI RILEVANTI

LIMITATA PRECISIONE NEL POSIZIONAMENTOFUNZIONAMENTO RUMOROSO

DIMENSIONI RIDOTTE

COMPORTAMENTO DINAMICO RAPIDO

BASSO RENDIMENTO ENERGETICO

DINAMICA SECONDARIA RILEVANTE E MOLTO RAPIDA

VANTAGGI E SVANTAGGI DEI MOTORI ELETTRICI

ATTUATORI

6

MOTORI ELETTRICIVANTAGGI SVANTAGGI

VOLUME E PESO RIDOTTINEL MOTO ROTATORIOBUON COMPORTAMENTO DINAMICOCARATTERISTICHE STATICHE LINEARI E FLESSIBILI

AMPIE ESCURSIONI DELLA VELOCITÀ

DISSIPAZIONI ANCHE NEL FUNZIONAMENTO A VUOTO

SMALTIMENTO DELLA POTENZA DISSIPATA DIFFICILE A BASSA VELOCITÀ

MOLTO LIMITATA NECESSITÀ DI MANUTENZIONE

REALIZZAZIONI IN UN CAMPO DI POTENZA MOLTO AMPIO

LIMITATO RAPPORTO PESO/POTENZA

ELEVATO RENDIMENTO ENERGETICO

VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI PNEUMATICI

ATTUATORI

7

ATTUATORI PNEUMATICIVANTAGGI SVANTAGGI

ADATTO A FUNZIONARE IN AMBIENTI PERICOLOSI

POCO SENSIBILI ALLE VARIA-ZIONI DELLA TEMPERATURA AMBIENTALE

CARATTERISTICHE STATICHE LINEARI E FLESSIBILI

RICHIEDONO UNA SORGENTE DI ALI-MENTAZIONE DI ARIA COMPRESSA

POCO COMPATTI

BUON RAPPORTO PESO/POTENZA PARTI MECCANICHE SOTTOPOSTE A FENOMENI DI USURA

FENOMENI DI ATTRITO E DI COMPRIMIBILITÀ DELL’ARIA RENDONO DIFFICILE IL CONTROLLO

COMPORTAMENTO DINAMICO NON MOLTO RAPIDO

SCARSA PRECISIONE NEL RAG-GIUNGIMENTO DI UNA POSIZIONE PRESTABILITA

BUON RAPPORTO COSTO/PRE-STAZIONI

ALIMENTAZIONE CON UNA SOLA LINEA

IDONEO PER MOVIMENTAZIONI DI POTENZA LIMITATA

SCHEMA FUNZIONALE DI UNA MOVIMENTAZIONE

ATTUATORI

8

RETETRIFASE

MOTOREASINCRONO

POMPA SERBATOIO

ALIMENTAZIONE PRIMARIA

ATTUATORELINEARE

CARICO

SEGNALE DI COMANDODELLA VALVOLA

MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA

DISPOSITIVODI COMANDO

VALVOLALINEARE

ALIMENTAZIONEELETTRICA

AMPLIFICATOREELETTROVALVOLA

RETE DI ALIMENTAZIONEDI ARIA COMPRESSA

STRUTTURA DI UNA ELETTROVALVOLA

ATTUATORI

9

ALSERBATOIO

DALLAPOMPA

SPOSTAMENTODELLO STELO

V1 V2

DISPOSITIVODI COMANDO

DELLA VALVOLA

ALLA CAMERA 1 DELL’ATTUATORE

ALLA CAMERA 2 DELL’ATTUATORE

OTTURATORE

MISURADELLA POSIZIONE

DELLO STELO

PECULIATITÀ DEGLI ATTUATORI IDRAULICI

ATTUATORI

10

GUADAGNO E RAPIDITÀ DI RISPOSTA ELEVATI

DINAMICA SECONDARIA MOLTO RAPIDA SEMPRE PRESENTE A CAUSA DELLA COMPRIBILTÀ DELL’OLIO E DELLA ELASTICITÀ DELLE CONDUTTURE DI CONNESIONE

FENOMENI NONLINEARI NON TRASCURABILI E DIFFICILMENTE MODELLABILI

ATTRITO DI PRIMO DISTACCO, ATTRITO STATICO, FENOME-NI DI ISTERESI SEMPRE PRESENTI CON CARATTERISTICHE VARIABILI

ELETTROVALVOLE E ATTUATORI SOTTOPOSTI AD USURA

POSSIBILITÀ DI INNESCO DI CICLI LIMITE DI ENTITÀ RILE-VANTE E A FREQUENZA ELEVATA DOVUTE ALLE NONLI-NEARITÀ E ALLE VARIAZIONI DEI PARAMETRI

DIFFERENTI FORME DI UN OTTURATORE

ATTUATORI

11

portata

spostamento spostamento

portata

spostamento

portata

ACCUMULATORE ED ATTUATORI

ATTUATORI

12

GASINERTE

OLIO

ACCUMULATORE

DALLAELETTROVALVOLA

OLIO

DALLAELETTROVALVOLA

ATTUATORE A SINGOLACAMERA

ATTUATORE A DOPPIACAMERA

ALLA CAMERA 1 ALLA CAMERA 2

DELLA ELETTROVALVOLA

OLIO

ATTUATORI PNEUMATICI

ATTUATORI

13

spostamento

ARIAIN PRESSIONE

SOFFIETTO

ALL’OTTURATORE

ARIAIN PRESSIONE

spostamento

ATTUATORE PER SERVOVALVOLA

PREMISTOPPA

ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE

ATTUATORI

14

ATTUATORE PNEUMATICO

POSIZIONATORE

CORPO VALVOLA

ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE

ATTUATORI

15

ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE

ATTUATORI

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ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE

ATTUATORI

17

ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE

ATTUATORI

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ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE

ATTUATORI

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La decisione sulla forma di energia più adatta e economica per la realizzazione di un attuatore nell'industria, dipende da molti fattori diversi. La seguente tabella offre un quadro complessivo delle varie possibilità di impiego, costi, così come pregi e svantaggi delle varie forme di energia.

Pneumatica Idraulica Elettrica

Disponibilità di energia ++ + +++Capacità di accumulo +++ + oTrasporto di energia ++ + +++Forza movimento lineare ++ +++ +Coppia movimento rotativo ++ ++ +++Sovraccarico +++ +++ oMovimento lineare +++ +++ oMovimento rotatorio ++ ++ +++Movimento oscillatorio ++ ++ oConsumo di energia in stato di riposo+++ + +Regolazione della forza +++ +++ +Regolazione della velocità ++ +++ +Costi di energia ++ + +++Influenza della temperatura ++ o +++Trafilamenti, rischi di incidente + o o

FINE DELLA LEZIONE 6

16 MAGGIO 2007