MEKATRONİK YAKLAŞIM İLE ELEKTROHİDROLİK DİSK VALFLERİN TASARIMI VE DGM TEKNİĞİ İLE SÜRÜLMESİNİN İNCELENMESİ

Transkript

1 3-5 Eylül, ODTÜ, Ankara, Türkiye MEKATRONİK YAKLAŞIM İLE ELEKTROHİDROLİK DİSK VALFLERİN TASARIMI VE DGM TEKNİĞİ İLE SÜRÜLMESİNİN İNCELENMESİ Mesut ŞENGİRGİN, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Bursa,Türkiye İbrahim YÜKSEL, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Bursa,Türkiye Gürsel ŞEFKAT, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Bursa,Türkiye ÖZET Bu çalışmada, yeni tür elektrohidrolik disk valflerin karakteristikleri ve gerçek zaman denetlenme olanakları incelenmektedir. Açma-kapama şeklindeki bir anahtarlama elemanı olan disk valflerin oransal denetimde Darbe Genişlik Modülasyon (DGM) tekniğinden yararlanılmıştır. Valflerin çalıştırılmasında kullanılan DGM sinyalinin alt ve üst sınırlarının belirlenmesinde kullanılan ölçütler ayrıntılı bir şekilde ele alınmıştır. Bu ölçütlerin en önemlilerinde birisinin anahtarlama elemanının çalışma frekansı olduğu ortaya konmaktadır. ABSTRACT In this study, characteristics of a new type electrohydraulic disc valve and its real-time control capabilities are investigated experimentally. Pulse Width Modulation (PWM) technique is used in the proportional control of on-off rapid switching disc valve. Criteria that are used in the determination of the lower and upper limits of PWM signals is discussed in detail. It is observed that frequency of the switching element is one of the most important criteria.. GİRİŞ Disk valfler, düşük maliyetli denetim sistemlerinde kullanılmak üzere geliştirilmiş elektriksel olarak çalışan anahtarlama veya oransal aygıtlardır. Bu konuda gerçekleştirilen ilk çalışmada [] tek ve çift diskli valflerin tasarımı, statik ve dinamik karakteristikleri ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Daha sonraki yıllarda disk valfler üzerinde çeşitli çalışmalar yürütülmüş [,3,], halen de yürütülmektedir. Bu çalışmalar sonucu elde edilen ilerlemeler disk valflerin yapıca çok basit, sıkı toleranslı yüzeyler içermeyen birkaç kritik boyuta sahip düşük maliyetli aygıtlar olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca yüksek cevap hızı ve çalışma güvenirliliği gibi üstünlüklere de sahiptirler. Uygun bir modifikasyon işlemi ile hem sıvı ve hem de gaz akışkan larda, yağlayıcı ve yağlayıcı olamayan ve aşındırıcı ortamlarda da kullanılabilme olanaklarına sahiptirler. En önemli dezavantajları ise klasik denetim teknikleri ile oransal biçimde çalıştırılmaları zordur. Yapılarının basitliği çok değişik biçimlerde disk valf tasarımlarını olanaklı kılmaktadır. Özellikle son yıllarda mikroişlemciler ve mikrodeneticiler alanında ortaya çıkan gelişmeler elektrohidrolik sistemlerin doğrudan sayısal denetimini olanaklı hale getirmiştir. Elektrohidrolik sistemlerde, elektronik denetim ile hidrolik sistem arasındaki temel arayüz elemanı elektrohidrolik bir valftir. Geleneksel servovalfler ve oransal solenoid valfler oldukça karmaşık bir mekaniksel yapıya haiz olup analog çalışan aygıtlardır. Dolayısıyla bu valflerin doğrudan bilgisayar denetimli sistemlerde kullanılabilmeleri için ayrıca analog-sayısal çeviricilere ihtiyaç vardır. Buna karşılık açkapa tipi çalışan solenoid valfler uygun algoritmalar geliştirmek suretiyle mikroişlemcili veya mikrodenetici yardımı ile doğrudan bilgisayarlı denetim sistemlerinde kullanılabilinirler. Yalnız bu durumda mikroişlemci yolu ile denetlenecek bir sistemde kullanılabilecek valfin cevap hızının da yüksek olması gerekir. Geleneksel piyasa malı

2 3-5 Eylül, ODTÜ, Ankara, Türkiye solenoid valflerin cevap hızları ise 5- ms arasında değişmektedir ki bu sistem performansını düşürür. Son yıllarda normal solenoid valflerin yanında çok hızlı çalışan anahtarlama valfleri de geliştirilmiş olup disk valfler de bunlardan birisidir. Disk valflerin anahtarlama hızları çalışma ortamı, çalışma basıncı ve geçirdiği akışkan miktarına göre ms ile 5 ms arasında değişmektedir. Yeni geliştirilen elektronik sürme teknikleri ile bu hızların daha da artması beklenmektedir. Bu çalışmada, hidrolik konum denetim sisteminde kullanılabilecek disk valflerin genel yapısı ve bu valflerin DGM tekniği ile sürülmesini sağlayan mikrodeneticini yapısı ve programlanması ele alınmıştır. Özellikle valf denetiminde, sayısal DGM sinyalinin elde edilmesinde mikroişlemci ve kişisel bilgisayarlar [5] kullanılmışsa da mikrodenetici kullanımı yenidir. Mikrodeneticiler tamamen denetim amacı ile geliştirilmiş mikroişlemci denetimli tümleşik devrelerdir. Bunlar normal bir mikroişlemcide bulunan temel özelliklere ilaveten denetim işlemi için gerekli olan giriş-çıkış hatları, zamanlayıcısayıcı, seri haberleşme hatları gibi yapılarla donatılmıştır.. DİSK VALFLERİN TEMEL ÖZELLİKLERİ Disk valfler elektriksel işareti mekaniksel harekete dönüştüren elektromekaniksel aygıtlardır. Mekaniksel hareket sonucu ise valften geçen akışkan akışı modüle edilmiş olur. Bu çalışmada ele alınan disk valfin temelini, Şekil de görülen özel bir mıknatıs veya solenoid devresi, disk, yay ve lüle elemanı teşkil eder. Hareketli elemanları elektromıknatıs malzemeden mamul disk ve yay elemanıdır. Diskin kütlesi ve yerdeğiştirme hareketi (tipik olarak, kg ve, mm) çok küçüktür. Disk; akışkan dolu bir odacık içersinde ön gerilmeli yay kuvvetine maruz olup bir kısıcı lüle ile birlikte oturtma elemanlı valf biçimini oluşturur. Diskin ve dolayısıyla da valfın açılıp kapanma (anahtarlama) işlemi elektromıknatıs bir çerçeve içinde yer olan sargının elektrik akımı ile uyarılması ve uyarıdan kesilmesi yolu ile sağlanır. Şekil 'deki modüler biçimde disk valf normalde kapalı / lik bir yön denetim valfı işlevini yerine getirir. Disk valflerin statik ve dinamik başarımlarına etki eden bir kaç önemli parametre mevcuttur. Birincisi, diskin sargı yüzeyi ile arasındaki mesafe olup bu mesafe tutma aralığı adını alır. Bu aralık disk üzerinde oluşturulan bir çıkıntı ile sağlanmaktadır. Bu aralık disk ile sargı yüzeyi arasındaki en kısa mesafeyi denetler. Bu mesafe aynı zamanda belli bir akımda sağlanabilecek ilk en yüksek mıknatıs çekim kuvvetini de denetler. Tutma aralığı ve disk konumunda ortaya çıkan değişim bir taraftan çekim kuvvetinde değişime neden olurken diğer taraftan da disk yüzeyi boyunca radyal akışkan akışı bir Üst gövde Çekirdek Yay Lüle Giriş Sargı Disk Çıkış Alt gövde A P Şekil Disk valf modeli

3 3-5 Eylül, ODTÜ, Ankara, Türkiye için akışkan film kalınlığı da sağlamış olur. İkinci parametre disk çapı olup çekim kuvveti ve akışkan kuvvetine etki eder. İdeal olarak çekim kuvvetini en yüksek seviyede tutmak için daha büyük bir disk çapı gerekirken diğer taraftan da akışkan kuvvetlerini en aza indirmek için disk çapını küçük tutmak gerekmektedir. 3.DİSK VALFLERİN STATİK VE DİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİ 3. Basınç-Akış Karakteristikleri Tüm akışkan denetim valflerinde olduğu gibi disk valflerin basınç akış karakteristikleri genel akış denklemlerinden elde edilebilinir. Valften geçen akışkanın miktarı disk ve lülenin oluşturduğu bir değişken orifis yolu ile denetlenir. Burada değişken orifis alanı veya akış alanı disk ile lüle arasındaki halka şeklindeki çevresel alan olup aşağıdaki şekilde ifade edilir. Al = πdl xd Diğer taraftan akışkan akışının değişken bir orifis yolu ile denetlemenin koşulu çevresel orifis alanın orifis kesit alanını oranına göre belirlenebilmekte olup aşağıdaki şekilde ifade edilir. π d dl xd π < l dl xd veya xd < veya < () dl Burada d l : lüle çapı, x d : disk lüle arasındaki maksimum mesafedir. Çeşitli uygulamalarda bu oran /6 değerlerine kadar indiği görülmekte ise de disk valf uygulamasında / civarında bir oranının uygun olduğu görülmüştür. Seçilen belli bir orana göre x d ve d değerlerinin tespiti akışkan ve mıknatıs kuvvetlerinin dengelenmesi yolu ile gerçeklenebilir. Eğer seçilen orana göre d büyük tutulacak olursa tutma anında disk üzerine etki eden basınç kuvvetleri yüksek olacak buna karşılık x d büyük tutulacak olursa anahtarlama başlangıcında mıknatıs çekim kuvvetleri düşük teşekkül etmiş olacaktır. 3. Disk Valfin Elektromıknatıs Karakteristikleri Disk valf uygulamalarında solenoid olarak düz yüzeyli mıknatıs adı verilen özel bir silindirik mıknatıs devresi kullanılmıştır. Sargı etrafında (Şekil 3.) yer alan ferro mıknatıs malzeme geçirgenliği en yüksek değerde mıknatıs akı yolu oluşturur. Mıknatıs devresinin geçirgenliği disk ve sargı yüzeyi arasındaki aralık, x g vasıtası ile denetlenir. Sargı devresi (sabit kutup) tarafından disk (hareketli kutup) üzerine uygulanan mıknatıs kuvveti () z B Ac F m =. (3) µ şeklinde ifade edilebilinir. Burada z çalışma aralığı sayısı olup kullanılan mıknatıs devresi için z= dir. Diğer taraftan devrenin mıknatıssal doyması ve sızıntı akıları ihmal edilmek kaydı ile çekim kuvvetinin uygulanan denetim akımı ve disk ile sargı arasındaki toplam mesafenin, x g bir fonksiyonu olan biçimi de aşağıdaki şekilde ifade edilebilinir. µ Ac N i Fm = x g ()

4 3-5 Eylül, ODTÜ, Ankara, Türkiye Yukarıdaki iki denklem yolu ile hesaplanan mıknatıs kuvvetleri arasında; mıknatıs devresine uygulanan elektrik enerjisinin tamamının mıknatıs enerjisine dönüştürülememesinden dolayı bir fark ortaya çıkmaktadır. Aşikâr olarak aynı koşullar altında () nolu eşitlikten elde edilen kuvvet (3) nolu eşitlikten elde edilen değerden büyük çıkacaktır. En büyük sapmanın yüksek akım ve düşük aralık mesafelerinde ortaya çıktığı gözlenmiştir. Bu iki denklemin oranlamasından elde edilen ifade sızıntı katsayısı olarak bilinir ve yüksek çekim aralıklarında limiti e gider. Disk valflerin tasarımda tüm koşullar altında akışkan kuvvetlerini karşılayabilecek mıknatıs devresi kurmak esastır. Devrenin en önemli özelliği küçük aralıklarda, x g çekim kuvvetinin çok yüksek olması ve buna karşılık aralık büyüdükçe çekim kuvvetinde hızlı bir düşme biçimindedir. Bu yapı ise oturtma elemanlı anahtarlama valfı için çok uygun düşmektedir. Devrenin diğer bir özelliği ise küçük mesafelerde aynı kuvveti sağlamak için daha düşük bir uyarı akımı gerektirmesidir. Bu özelliğinden yararlanarak valflerin anahtarlama hızlarını artırmak mümkün olmaktadır. Gerekli basınç-akış karakteristiklerini sağlayacak bir lüle çapı, d l ve lüle arası mesafe, x d belirlendikten sonra toplam x g (=x t +x d ) mesafesi ve akışkan kuvvetleri kabaca belirlenmiş olacaktır. Akışkan kuvvetlerini karşılayacak çekim kuvvetleri ise eğri üzerinden kolaylıkla belirlenebilir. 3.3 Disk Valfin Dinamik Karakteristikleri ve Anahtarlama Özellikleri Disk valflerin dinamik davranışları elektromıknatıs ve akışkan kuvvetlerinin karmaşık etkisi altında yönlendirilir. Valfın anahtarlama elemanı diskin hareketini tanımlayan diferansiyel denklemler aşağıdaki biçimde ifade edilebilinmektedir. d dl dx di e = Ri+ (Li) = Ri+ i + L (5) dt dx dt dt f m = m d ì A c N i m = (6) (x g - x ) f d dt x dx + b dt + K y x + f f (7) Burada f ön : ön gergili yay kuvveti, f a : akışkan kuvvetleri, x ise diskin herhangi bir andaki konumu olup yönü disk ile sargı arasındaki toplam aralığı azaltacak yöndedir. Doğrusal olmayan ve açık çözümü bulunmayan bu denklem takımlarının çözümü ancak sayısal yöntemlerle (Runge-Kutta gibi) gerçeklenebilmektedir. Diskin hareketinde; anahtarlama başlangıcı ve anahtarlamanın sona erme anı olmak üzere iki kritik durum söz konusudur. Örneğin Şekil de verilen modelde anahtarlama başlangıcında disk, yay ve basınç kuvvetlerinin etkisi altındadır. Sargıya uygulanan akım ile başlatılan anahtarlama işleminde, akımın ansal olarak yükselmesi beklenemez. Hareket başlangıcında; çekim kuvveti ön gerilmeli yay kuvvetlerini yeninceye kadar dx/dt= olacağından, (5) nolu denkleme göre sargıdaki akım L/R oranının ortaya koyduğu zaman gecikmesine bağlı olarak artış gösterecektir. Hareket anında ise; dx/ dt olacağından indüktans da disk hareketine bağlı olarak değişecektir Hareketin son aşamasında disk ile sargı arasındaki mesafe çok kısa kaldığından radyal yönde etki eden akışkan sürtünme kuvvetlerinin artması beklenir. Fakat diğer taraftan da bu aşamada mıknatıs kuvvetleri de en yüksek seviyeye çıkmış olacağından anahtarlama işleme hızla tamamlanmış olacaktır. Özellik sistem basıncının yüksek olduğu durumlarda anahtarlama zamanın büyük bir kısmını, Şekil 3.'den de görüldüğü gibi bekleme zamanı teşkil etmektedir. Buna karşılık diskin hareket zamanı çok kısa sürmektedir. Bekleme ön a

5 3-5 Eylül, ODTÜ, Ankara, Türkiye T c e t d t Qn Q Tö Tö t T v T v t d Şekil. Bir darbe süresi içinde valften geçen akışkan zamanını veya ölü zaman süresini kısa tutmak suretiyle diskin anahtarlama hızının artırılabileceği aşikârdır.. DGM TEKNİĞİ DGM sinyali ile sürülen disk valflten, bir anahtarlama elemanının girişine uygulanan darbe trenleri şeklindeki işaretin zaman ortalamasına orantılı bir çıkış elde edilir. Bu şekilde iyi bir doğrusal bağıntı elde edilebilmesi için DGM sinyali frekansının seçiminde bazı ölçütlerin göz önünde bulundurulması gerekir. DGM frekansının üst sınırını anahtarlama elemanının cevap hızı ve alt sınırı ise denetlenen sistemin cevap hızı belirler. Aç-kapa biçiminde çalışan solenoid valflerde DGM sinyali girişine karşılık zaman ortalaması doğrusal olan bir akışkan (debi) çıkışı elde edilebileceği gösterilmiştir []. Burada DGM sinyali frekansının üst sınırını valfin anahtarlama hızı belirler. Şekil de gösterildiği gibi, bir darbe t d süresi içinde akım değerinin maksimum değere ulaşabilmesi gerekir. Bu da valfin doğrusal olarak çalışabileceği modülasyon veya taşıyıcı frekans f c değerini belirler. Bunu aşağıdaki şekilde ifade etmek mümkündür. Tv td / fc Tv veya T c = / fc Tv (8) Buna göre, T c modülasyon sinyali periyodunun, T v valf anahtarlama zamanının en az iki katı veya diğer bir deyişle de modülasyon frekansının valf anahtarlama frekansının en az yarısı olması gerektiği ortaya çıkar. DGM da herhangi bir t d darbe süresinin, T c modülasyon periyoduna oranı; modülasyon oranı (M o =t d /T c ) olarak tanımlanır. Modülasyon frekansının alt sınırının belirlenmesinde anahtarlama elemanı tarafından üretilen salınımlı çıkış işaretinin denetlenen sistem tarafından filtre edip edilmediğine bakılır. Ikebe (973) tarafından yapılan bir çalışmada modülasyon frekansının giriş veya sistem frekansına oranı 7 den büyük olması kaydı ile modülasyon sinyalinin düşük genlikli yüksek frekans bileşenlerinin denetlenen doğrusal sistem tarafından tamamen süzülebileceği gösterilmiştir. Hafif salınımlı hareketlere müsaade edilmek kaydı ile bu oranın -5 değerlerine kadar indirilebileceği gösterilmiştir. Böylece daha düşük modülasyon frekansı ile daha yavaş anahtarlama valflerin oransal çalışması sağlanmaya çalışılmıştır.

6 3-5 Eylül, ODTÜ, Ankara, Türkiye 5. DİSK VALFE MEKATRONİK YAKLAŞIM Disk ile beraber valfi oluşturan birçok bileşen mevcuttur. Bu bileşenleri dört ana grupta toplamak mümkündür. Bunlar, elektronik kontrol elemanları, elektromanyetik kuvvet motoru (elektromıknatıs), akışkan pilot kademesi ve akışkan güç kademesidir. Bu bileşenlerden oluşan disk valfte mekatronik yaklaşım, düşük maliyet, kompakt boyut ve dinamik karakteristik açısından optimum bir tasarım oluşturmaktır. Bunun ile ilgili çevrim Şekil 3 de verilmiştir. Elektromanyetik Kuvvet motoru (elektromıknatıs) Tutma aralığı Bobin kuvveti Geri kuvvet Elektrik ve Elektronik Denetim DİSK Akışkan kuvveti Tutma aralığı Disk çapı Akışkan pilot kademesi Disk hareketi Mekanik bağlantı Atalet m Yaylılık K Konum/Basınç geribesleme Akışkan güç kademesi valf/kullanıcı Basınç debi modulasyonu Şekil 3.Disk valf sistemine mekatronik yaklaşım Elektromanyetik devrenin en önemli elemanlarından biri olan disk, akışkan-plaka kuvvetlendiricisindeki mekanik hareketi sağlar. Disk elemanı aynı zamanda, ön gergili yay kuvveti ile manyetik kuvvet ortadan kalktığında, normalde kapalı olarak çalışan valfin kapanması yönünde bir geribesleme işareti oluşturur ve akışkan geçişine engel olur. Dinamik karakteristik açısından diskin kütlesi ve yayın rijitliği değişik cevap hızları için çok sayıda doğal frekans verecek şekilde ayarlanabilir. Manyetik, akışkan ve mekanik karakteristikler gibi çeşitli parametrelerin bazı etkileşimleri, komple valf tasarımının karmaşık etkileşimlerini belirtmek için gösterilmektedir. İlk olarak, disk üzerindeki çıkıntı ve sargı yüzeyi arasındaki mesafe tutma aralığını kontrol eder. Bu aralık maksimum elektromanyetik çekme kuvvetini tanımlar ve dolayısıyla artık mıknatıslanmayı kontrol eder. Tutma aralığı ve değişken disk yerdeğiştirmesi elektromanyetik çekme kuvvetini değiştirir ve tüm disk alanı boyunca radyal yağ akışı için akışkan film kalınlığı sağlar. İkinci olarak, disk çapı elektromanyetik kuvvet ve üretilen akışkan kuvvetini etkiler. İdeal olarak, büyük bir disk manyetik kuvveti maksimum yapmak için gereklidir. Ancak küçük disk çapı doğrusal olmayan akışkan reaksiyon kuvvetlerini minimum yapar. Son olarak, yay rijitliği, kuvvet doğrusallığı ve dinamik performans gibi valf elektromanyetik karakteristikleri, disk konfügürasyonu ve sargı kalıcı mıknatıs düzenlemesi ile tanımlanır.

7 3-5 Eylül, ODTÜ, Ankara, Türkiye 6. ARAŞTIRMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA 6. Deneysel Sonuçlar Disk tipi solenoid valf üzerine yapılan çalışmalar, statik ve dinamik çalışmalar olarak iki kısımda gerçekleştirilmiştir. Statik çalışmalar, valfin yük basıncı-debi ve DGM sinyalinin doluluk-boşluk oranlarına göre debi karakteristiklerinin çıkarılması olarak gerçekleştirilmiştir. Valfin yük basıncı- debi karakteristiği. A,. A ve.5 A dc akım değerlerinde, sistem basıncı 5 bar alınarak yapılan deneyler sonunda elde edilen sonuçlar Şekil te verilmiştir. Debi [lt/dak] 6 3. A. A 3.5 A Yük basıncı (P L) [bar] Şekil. Disk valfin yük basıncı-debi karakteristiği Statik karakteristiğin ikinci aşaması olan DGM sinyalinin doluluk-boşluk oranlarına göre debi karakteristiğini belirlemek için, DGM sinyalinin frekanslarının belirlenmesi gerekmektedir. Yapılan hesaplamalar sonucu diskin hareketini tamamladığı zaman referans olarak alındığında, bu değerin yaklaşık 3 ms civarında olduğu görülmektedir. Bu zaman içinde valfin hareketli elemanı olan disk, hareketini tamamlamıştır. DGM sinyalinin frekansını hesaplamak için bu zaman bir referans olacaktır. Bir darbe süresi içinde ya da yarım periyotta valf hareketini tamamlamak zorundadır. Buna göre DGM sinyali 66.7 Hz lik bir frekansa sahip olmalıdır. Ayrıca karşılaştırma yapabilmek için bu frekansın altında ve üstünde iki frekans olmak üzere Hz, 6 Hz ve 5 Hz değerleri seçilmiştir. Debi [lt/dak] 7 Debi [lt/dak] Hz 6 Hz 3 5 Hz I=. A 8 Hz 6 Hz 3 5 Hz I=.5 A Doluluk-boşluk oranı [%] Doluluk-boşluk oranı [%] Şekil 5. Çeşitli frekanslarda doluluk-boşluk oranı-debi karakteristiği

8 3-5 Eylül, ODTÜ, Ankara, Türkiye Belirlenen bu frekans değerlerine göre doluluk-boşluk- debi deneysel sonuçları Şekil 5 te verilmiştir. 6. Dinamik Davranışın Bilgisayar Çözümleri Bilgisayar çözümlerini, disk valfin dinamik karakteristiğini bulmak için (5), (6) ve (7) nolu ifadeler kullanılmıştır. Çözüm için MATLAB-SIMULINK programı kullanılmıştır. Kurulan SIMULINK modeli Şekil 6 da verilmiştir. Bu çözümlerden valfteki akım değişimi ve diskin konumu sonuçları sırasıyla Şekil 7 ve Şekil 8 de verilmiştir. Besleme gerilimi [v] Sum di/dt /s Product Integrator i Akım R (ohm) f(u) x /L Product (u[])^ i ^ Fm f(u) Lx x Product5.5 sabit Hız 3 Fön Sum /(5e-3) Disk kütlesi [kg] Product3 /s Integrator Product dx/dt /s Integrator3 x >= Relational Operator Product7 konum 573 3e- Hareket miktarı [m] >= Relational Operator B K [N/m] Şekil 6 SIMULINK model Akım [A] Disk yerdeğiştirmesi [mm] Uyarı 7. 5 V(3.75 A) Uyarı V (5 A) 3 Uyarı.5 V (6.5 A) Uyarı 5 V (7.5 A) Bobin direnci Ω Uyarı 7.5 V(3.75 A) Uyarı V (5 A) 3 Uyarı.5 V (6.5 A) Uyarı 5 V (7.5 A) Bobin direnci Ω Zaman [ms] Şekil 7 Diskli valfin akım karakteristiği Zaman [ms] Şekil 8 Diskli valfin konum karakteristiği 7 SONUÇ Diskli solenoid valf aç-kapa çalışan bir solenoid valftir. Aç-kapa çalışan solenoid valfin bobinin uçlarına uygulanan dc akım belli bir değeri almadığı sürece, valf akışa

9 3-5 Eylül, ODTÜ, Ankara, Türkiye müsaade etmez. Bu akım değeri aşıldıktan sonra valf tamamen açılır ve akışkan geçişine müsaade edilir. Aç-kapa çalışan bir solenoid valf için akışkan miktarının ara değerleri yoktur, giriş işareti ile orantılı bir akışkan debisi elde edilemez. Böyle bir solenoid valften, DGM tekniği uygulanarak, çıkış işaretinin zaman ortalamasının giriş işareti ile orantılı olması sağlamaktadır. Şekil 5 te gösterildiği gibi çıkış işareti debi ile darbelerin doluluk boşluk oranı arasında bir doğrusallık olduğu görülmektedir. Bu doğrusallık, darbelerin frekansları ile bir miktar değişkenlik gösterse de genel itibari ile doğrusallık elde edilmiştir. Disk valfin dinamik karakteristiklerinin bilgisayar çözümlerine baktığımızda, akım eğrisinde meydana gelen ilk çukurlukta, diskin hareketini tamamladığı ve bu noktada sabit kaldığı ve hızının sıfır olduğu görülmektedir. Disk hareketinin tamamlandığı noktadaki bu zaman DGM frekansı için önemli bir kriter olmaktadır. 8. KAYNAKLAR YÜKSEL, İ. 98. An Investigation of Electro-hydraulic Floating Disc Switching Valves. Doktora tezi, University of Surrey. USMAN, A. 98. Development of an electro-hydraulic floating double-disc valve. Doktora tezi, University of Surrey. LAU, K.S Position controlled disc valve. Doktora tezi, University of Surrey. SUN, Y. ve G. A. PARKER. 99. Steady-State Theoretical Model of An Electrohydraulic Single-Disk Pilot Valve. Transaction of the ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control,Vol., MUTO,T.,H.YAMADA ve Y.SUEMATSU.99.Digital Control of Hydraulic Actuator System Operated by Differential Pulse Width Modulation. JSME International Journal, Series III, Vol.33, No:, WENNMACHER, G. 99. Elektrohydraulischer Positionerantrieb mit Schnellschaltventilen und Digitaler Regelung. o+p Olhydraulik und pneumatik, Nr., MURTAUGH, S.A An Introduction to the Time Modulated Acceleration Switching Electrohydraulic Servomechanism. Transaction of the ASME Journal of Basic Engineering, LEUFGEN, M. ve Y. LU. 99. Pneumatischer Positionerantrieb mit Schaltventilen. o+p Olhydraulik und pneumatik, Nr., 7-3. IKEBE, Y. ve T. NAKADA On a Piezoelectric Flapper Type Servovalve Operated by a Pulse-Width-Modulated Signal. Fourteenth Joint Automatic Control Conference of The American Automatic Control Council, GOLDSTEIN, S.R. ve H.H. RICHARDSON A Differential Pulse-Length- Modulated Pneumatic Servo Utilizing Floating Flapper Disk Switching Valves. Transaction of the ASME Journal of Basic Engineering, ÖNBAŞ, H. İ Hidrolik Sistemler İçin Sayısal Sinyal İşleme ve Sürücü Devre Tasarımı ve Analizi. Yüksek Lisans Tezi, U.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa. YÜKSEL, İ., M. ŞENGİRGİN, H. İ. ÖNBAŞ. 99. Elektrohidrolik Valflerin DGM Tekniği İle Sürülmesinin Teorik ve Deneysel Araştırılması. Otomatik Kontrol Bilimsel Toplantısı, TOK'9, ŞENGİRGİN, M., İ. YÜKSEL, G. ŞEFKAT ve H. İ. ÖNBAŞ DGM Tekniği İle Servovalf Kumandalı Hidrolik Sistemlerde Mikrodeneticili Konum Kontrolu. Otomatik Kontrol Bilimsel Toplantısı, TOK'96, 5-53.

10 3-5 Eylül, ODTÜ, Ankara, Türkiye ŞENGİRGİN, M., İ. YÜKSEL ve G. ŞEFKAT DGM Tekniği İle Hidrolik Servomekanizmalarda Konum Kontrolunun Bilgisayar Simulasyonu. Otomatik Kontrol Bilimsel Toplantısı, TOK'98, 35-. PARKER, G.A. ve SUN, Y.B A Mechantronic approach to compact fluid disc valve design. Proc. Instn. Mechn. Engrs., Vol. 9, sayfa 5-5