DGM TEKNİĞİ İLE SERVOVALF KUMANDALI HİDROLİK SİSTEMLERDE MİKRODENETLEYİCİLİ KONUM KONTROLU

Transkript

1 DGM TEKNİĞİ İLE SERVOVALF KUMANDALI HİDROLİK SİSTEMLERDE MİKRODENETLEYİCİLİ KONUM KONTROLU Mesut Şegirgi 1 İbrahim Yüksel 1 Gürsel Şefkat 1 Halil İbrahim Öbaş 1 U.Ü. Mühedislik-Mimarlık Fakültesi Görükle-BURSA PiOMAK Otomasyo ve Makia A.Ş. İSTANBUL ÖZET Bu çalışmada, Darbe Geişlik Modülasyo (DGM) tekiği ile elektrohidrolik servovalf kumadalı bir koum deetim sistemii mikrodeetleyicili kotrolu iceleecektir. Deeysel çalışmalar U.Ü. Mühedislik- Mimarlık Fakültesi Makia Mühedisliği Bölümü laboratuvarlarıda mevcut hidrolik güç birimie bağlı 00 mm stroklu, 5 mm silidir, 16 mm pisto çubuğu çaplı çift uyarılı-çift pisto çubuklu (sekroize) silidir sistemi üzeride yürütülmektedir. Sayısal DGM üreteci içi 8051 mikrodeetleyici aileside 80C51FA tipi mikrodeetleyici kullaılmıştır. 1.GİRİŞ Hidrolik devreler, özellikle yüksek güç yoğuluğu gerektire heme heme tüm otomatik makialarda kullaılır. Uygulama alaları olarak, bilgisayar deetimli sayısal takım tezgahları (CNC), uçaklar, gezici iş makiaları, presler, ejeksiyo makiaları, vb. sayılabilir. Bu makiaları bir elektrik siyali yardımı ile uzakta kumadalı çalışmasıı sağlaya temel elema elektrohidrolik valftir. Elektrohidrolik valfler, elektriksel aygıtlar ile hidrolik sistemler arasıda arayüz elemaıdır. Elektrohidrolik valfler geel olarak servovalfler ve soleoid valfler olmak üzere iki aa gruba ayrılır. Tarihsel gelişimi içide servovalfleri elektriksel kumadasıda, elektrikli servomotorlar, magetostriktif aygıtlar, piezoelektriksel kristaller [1], orasal soleoidler, AC tork motorlar, hareketli sargı aygıtları kullaılmış ise de güümüzde e yaygı olarak kullaılaı kalıcı mıkatıslı tork motordur. Tork motorları, girişlerie uygulaa elektrik akımı değişimie oratılı bir döme hareketi (tork motoru) veya öteleme hareketi (kuvvet motoru) sağlaya eketromekaiksel aygıtlardır. Elektrohidrolik valfleri zayıf bir elektriksel giriş siyali yardımı ile sürmek içi özel elektroik devreler kullaılmakta ve devreler elektrohidrolik sistemleri tamamlayıcı parçaları olarak ele alımaktadır. Aalog elemalarda meydaa gelebile bu devreler güümüzde elektroik tekolojiside ortaya çıka gelişmelere paralel olarak sayısal (dijital) elemalarda oluşturulabilmektedir. Bu devreler ayrıca sistemi doğruda bilgisayarlı deetimii de olaaklı kılar. Geel olarak kapalı-dögü elektrohidrolik sistemi mikroişlemci veya mikrodeetleyici biçimideki sayısal deetim orgaı ile deetlemek içi aalog/sayısal (A/D) ve sayısal/aalog (D/A) çeviricilere ihtiyaç vardır. Bu durumda sayısal çalışa

2 mikroişlemciler yaıda çeviriciler biçimide ilave doaım gerekmektedir. Bu hem ilave maliyet ve hem de sistem ile deetim orgaı arasıdaki iletişimde bilgi kaybıa ede olur. Mikroişlemci ve mikrodeetleyici tipi deetim orgaıda gerçek yarar, sistemi doğruda sayısal deetimi yolu ile sağlaabilir. Buu içi elektrohidrolik sistemi temel arayüz elemaı servovalfi ve silidir çıkışıı doğruda mikrodeetleyiciye bağlaabilmesi gerekir. Koum algılamada ekoderler sayısal işaret üretmek içi kullaıla çok hassas cihazlardır. Diğer tarafta mikrodeetleyici çıkışı da darbe treleri biçimde sayısal işaretlerde ibarettir. Bu darbe treleri belli bir sabit frekasta doluluk/boşluk oraı değiştirilebile siyaller biçimie sokulacak olursa servovalf da bu oraı ortalama değerii izleyecektir. Bu tekik ise Darbe Geişlik Modülasyo (DGM) tekiği olarak biliir. DGM tekiği geelde doğrusal olmaya bir aahtarlama elemaı çıkışıda doğrusal bağıtılar elde etmek içi kullaılır. Darbe doluluk/boşluk oraıa bağlı olarak aahtarlama elemaı çıkışıda zama ortalaması orasal bir çıkış siyali elde edilir. Bu tekik elektrohidrolik sistemlerde aç-kapa biçimide çalışa soleoid valfleri doğrusal olarak sürmek içi kullaılmakta ve bu kouda çeşitli çalışmalar yürütülmektedir [,3,4]. Diğer tarafta DGM tekiği doğru akım servo motorlarıda akımı sürücü devreleri (power amplifier) aahtarlama biçimide sürmek içi kullaılır. Böylece devrede oluşabilecek güç kayıpları miumum düzeyde tutulmaya çalışılır. Bir aahtarlama elemaı olmamakla beraber orasal çalışa servovalfleri sürülmeside DGM tekiğide yararlaa çok çeşitli çalışmalar yapılmıştır [5,6]. Aalog DGM siyali kullaıla bu çalışmalarda, daha çok servovalfleri kirleticilere karşı hassasiyetii azaltmak ve imalat toleraslarıı düşürerek valfı maliyetii düşük tutmak amaçlamıştır. Aalog DGM tekiğide sıfır giriş işaretie karşılık doluluk/boşluk oraı eşit bir kare dalga siyali oluşur. Bu da, here kadar çıkış işaretii zama ortalamasıı sıfır yapmaktaysa da aahtarlama elemaıı sürekli titreşimde bırakır. Bu çalışmada sayısal DGM tekiği yolu ile orasal bir servovalfı sürülmesi ve bua bağlı olarak hidrolik koum deetim sistemii doğruda mikrodeetleyici yolu ile deetimii gerçeklemesi ele alımıştir.. SİSTEMİN TANIMI VE MATEMATİKSEL MODELLENMESİ Bu çalışmada, kapalı-dögü, servovalfli bir hidrolik silidir koum deetim sistemii doğruda sayısal deetimii gerçeklemek amacı ile bir mikrodeetleyici, akım sürücü, servovalf, silidir ve optik ekoder kullaılmıştır. Ayrıca sisteme akışka gücü sağlamak üzere 0 lt/dak. lık bir hidrolik güç birimi kullaılmıştır. Sistemi devre þemasý Þekil 1 de verilmiþtir. Kullaýla servovalf Rexroth marka ( 4WSEM10) çift kademeli, mekaiksel geribeslemeli, 10 lt/dak. debi kapasitesidedir. 00 mm strokudaki silidiri pisto çapý 5 mm, pisto çubuðu çapý 16 mm olup çift etkili, çift pisto çubukludur (simetrik). Devir baþýa 1000 darbe (pulse) ürete döel bir optik ekoder kullaýlmýþ ve silidiri öteleme hareketii döme hareketie döüþtürmek içi tel ve makara sistemide yararlaýlmýþtýr. Buu içi esemez bir çelik teli bir ucu pisto çubuðu ucua diðer ucu da ekoderi ucua baðlý 46.5 mm çapýda çelik bir makaraý çevresie doladýrýldýkta sora sabit bir zemie baðlamýþtýr. Böylece ekoderi devir baþýa 146 mm lik bir öteleme hareketii ölçmesi saðlamýþtýr. Servovalfý sürmek içi kullaýla akým sürücü

3 (power amplifier) devre 5 voltluk gerilim iþaretie karþýlýk maksimum 30 ma akým (kazacý 30/5=6 ma/volt) sürecek güçtedir. Sistemi iþlevsel blok þemasý Þekil 'de verilmiþtir. Bua göre sistemi deðiþik elemalarýa ait trasfer foksiyou ve bulara ait sabitler aþaðýdaki gibi verilebilir. Mikrodeetleyici Tork motoru Plaka-lüle Ekoder geribesleme çubuðu sürgü Servovalf M Sabit debili pompa Şekil 1. Koum deetim devre şeması Şekil 3. Servovalf R(s) Mikrodeetleyici Akým sürücü Servovalf Silidir Ekoder + 1 K e i Q d K a G v y v K s A e _ V A 3 m /s p m C(s) Şekil. İşlevsel blok şema Deetim Orgaı: Bir mikrodeetleyicide ibaret ola deetim orgaı ikili sayılar düzeide 1 bitlik arzu edile giriş ve 1 bitlik geribesleme işaretie karşılık 1 bitlik hata işareti oluşturur. Bu hata işaretie karşılık ise 5 volt geliğide DGM siyali sağlaır. 1 bitlik ( 1 =4096) deetim kelimesii yarısı valfi pozitif ve diğer yarısı da valfi egatif yöde e sürmek içi kullaılır. Bua göre deetim orgaı kazacı, Kd = = 5volt / 048 olarak ifade edilebilir. Akım Sürücü: Elektroik bir devrede ibaret bu elemaı cevap hızı deetim sistemi dögüsü içideki diğer elemalar yaıda çok yüksek olduğuda kazaç elemaı tipide modelleebilir. Akým- gerilim kazaçý, K = i a = 30mA / 5volt. e Servovalf: Þekil 3 de verile çift kademeli servovalfi birici kademesi bir elektriksel giriþ iþaretie karþýlýk tork motoru, plaka-lüle düzelemesi yolu ile ikici kademe içi basýç siyali saðlar. Bu basýç siyali de sürgülü valf biçimide ikici kademe valf elemaý çýkýþýda bir akýþka (debi) siyali oluþturur. Elektro-mekaik bir aygýt ola servovalfý temel baðýtýlarý oldukça karmaþýktýr. Valfi elektriksel kýsmýý teþkil ede tork motoru sargýsý bir idüktas L ve bir direç R elemaýda ibaret doðrusal biçimde modelleebilir. Sargý uçlarýa uygulaa e gerilim iþaretie karþýlýk gele i akým deðimi arasýdaki baðýtý

4 e= Ri+ L di (1) dt biçimide ifade edildikte sora bu kýsmý trasfer foksiyou Is () 1/ R 1/ R Gve() s = = veya = () Es () L/ Rs+ 1 Ts e + 1 biçimide verilebilir. Burada T e =L/R elektriksel zama sabiti olup servovalfý e küçük zama sabitii belirler. Bu deðer özellikle DGM siyali frekasýý üst sýýrýý belirlemeside öemli rol oyar. Sargý uçlarýda oluþa akým deðiþimi öcelikle bir mýkatýs akýsý deðiþimie, bu deðiþim de mýkatýs kuvveti deðiþimie ve bu kuvvette lüle plakasý üzeride bir dödürme mometi oluþmasýa ede olur. Bu momet soucu oluþa harekete plakaý eylemsizliði, yay ve sürtüme kuvvetleri ve lüle arka basýcý kuvveti yeilmeye çalýþýlarak bir basýç farký deðiþimi oluþturulur. Birici kademede oluþturula bu basýç farký souçu ise ikici kademe sürgü elemaý eylemsizliði, sürtüme ve yay kuvvetlerie karþý oluþa hareket soucu valfý çýkýþýda bir akýþka (debi) siyali saðlamýþ olur. Histerisiz, ölü bölge, yapýþkalýk sürtümesi gibi doðrusalsýzlýklarý içere diamik baðýtýlarý ayrýtýlý bir biçimde çýkarmak ve bu baðýtýlarda yer ala parametreleri tespit etmek oldukça zordur. Geel olarak iki kademeli bir servovalfý diamik davraýþýý taýmlaya trasfer foksiyou, giriþ elektriksel iþaret e ile çýkýþ debi iþareti q arasýda aþaðýdaki stadart biçimde verilmekterdir. G v Q () s () s = = Es () s K ω (3) + ζω + ω v v v v v v q v m s Burada K v = 3 / = valfý akýþka kazaçý, ω v: valfý açýsal doðal frekasý e volt (rad/s) ve ζ : v valfý söüm oraý olup deðerleri imalatçý firma tarafýda taýmlamaktadýr. (3) olu ifade () olu ifade ile verile elektriksel kýsmý diamik davraýþýý içie almaktadýr. Hidrolik Silidir: Tipik bir silidir sistemi eylemsizlik kütlesi, yaðý sýkýþtýrýlabilirlilik etkisi, yapýþkalýk söümü, varsa yay kuvveteler, sürtüme kuvvetleri gibi elemalarda ibaret olarak modelleebilir. Doðrusal sýýrlar içerside kalmak kaydý ile silidir sistemii geelleþtirilmiþ trasfer foksiyou ise ile verilebilir. Burada A L Qv() s KLω L Gs() s = = (4) Ys () ss ( + ζω + ω ) A ω p = L = Ap + CLB L L L 1 L β( A p+ CLB) O NM mv QP ζ L B NM m 1 L = + ωl dir. Diğer tarafta bu çalışmada ele alıa silidir sistemi yüksüz olup eylemsizlik kütlesi, yağı sıkışabilirliliği, yapışkalık sürtümeleri ihmal edilebilecek mertebelere düşebilir. Bu durumda silidir sistemii trasfer foksiyou basit bir biçimde G s βc V Ys () / A p () s = = 1 (5) Q () s s v L O QP

5 ifade edilir. Optik Ekoder: Ekoder, y giriş koum işaretii, mikrodeetleyicide deetim kelimesie döüştüre bir kazaç elemaı tipide modelleebilir. Bua göre K e = = Y l p (6) þeklide ifade edilir. Sistemi basitleþtirilmiþ kapalý-dögü trasfer foksiyou ise KdKaGv() s 1/( sap) Ke 1 Gs () = = 1 + K K G ()( s 1/ sa ) K T s + 1 d a v p e k (7) dir. Burada servovalf trasfer foksiyou yaklaþýk olarak, G v (s)=k v kazaç elemaý Ap biçimide taýmlaacak olursa T biçimide ifade edilebilir. KKKK veya Al p p k = = d a v e Qv Servovalfý cevap hýzý tüm sistemi cevap hýzý yaýda çok yüksek olduðu durumlarda bu yaklaþým oldukça iyi souçlar vermektedir. 3. MÝKRODENETLEYÝCÝLÝ DENETÝM VE DGM TEKNÝÐÝ Bu çalýþmada; 4K ROM, 18 Byte RAM, adet 16-Bitlik zamalayýcý/sayýcý, 4x4 giriþ/çýkýþ hattý, bir adet seri haberleþme hattý ve bir adet 1 MHz lik osilatör devresi içere 8051 mikroiþlemci aileside 80C51FA tipi kullaýlmýþtýr. Ayrýca ilave olarak; program belleði içi 64K lýk bir EPROM, veri belleði içi K lýk RAM ve bir de kristal kullaýlmýþtýr. Devrei þemasý Þekil 4'de verilmiþtir. Mikrodeetleyici birimi deetim iþlemi içi gerekli ilave doaýmlarý yaýda aritmetik matýk birim, kaydedici, veri hattý, deetim hattý, adres hattý gibi ormal mikroiþlemcide mevcut birimler ile de doatýlmýþtýr. [7] Kedie özel makie dilide programlaabile mikrodeetleyici içi, sistemde kullaýla servovalfi DGM siyali ile kapalý-dögü deetimii saðlaya, EPROM üzeride bir program hazýrlamýþtýr. Bu programa darbe frekasý ve darbe geliði kolaylýkla deðiþtirilebilir bir eseklik verilmiþtir. Bu birimde deetim iþlevi yazýlým algoritmalarý ile yerie getirildiðide farklý deetim iþlemleri içi çok deðiþik deetim algoritmalarý (öreði PID) da kolaylýkla hazýrlaabilecektir. Ayrýca deetim birimi seri haberleþme hattýa da sahip olduðuda bir bilgisayar ile haberleþmesi mümküdür. bitlik bir sayýcýý çýkýþ siyali periyodu T c ve frekasý f c ise, T c fclk = T clk ve fc = (8) þeklide ifade edilebile DGM siyali elde etmek mümküdür. Burada; T clk ve f clk sýrasýyla zamalayýcý giriþ periyodu ve frekasýdýr. Kullaýla mikrodeetleyicide bulua iki adet zamalayýcýda birisi, f c sayýsal DGM siyalii frekasýý ve diðeri de bu frekas içide kala t d darbe geiþliðii veya darbe periyoduu oluþturmak içi kullaýlmýþtýr. Dört farklý biçimde çalýþtýrýlabile zamalayýcý ile 1 MHz osilasyo frekasýda yaklaþýk 15 Hz ile 9 khz arasýda sayýsal DGM siyali elde edilmesi mümkü olmaktadýr. Bu deðerler ele alýa sistemde yeterli görülmektedir. Ayrýca, daha düþük frekaslarda bir osilatör

6 kullamak sureti ile frekas aralýðýý alt seviyesii 15 Hz ide altýa düþürmek mümküdür. Mikrodeetleyicide program komutlarýý icrasý içi geçe süre çok kýsa olup yaklaþýk 60 mikrosaiye civarýdadýr. Bu da devrei gerçek zama deetim sistemleride kolaylýkla kullaýlabileceðii göstermektedir. DGM siyali içide kala bir darbei geiþliði t d ise t d = dk T (9) þeklide ifade edilir. Burada dk, deetim kelimesidir. Verile bir darbei geiþliði içi siyal tayfý modüle edilmiþ çýkýþý tek bir periyodu üzeride Fourier döüþümü uygulamak sureti ile clk Ö Ayarlar Hatayý Oku KONTROL PANELÝ HAFIZA BÝRÝMÝ Negatif HATA? Pozitif MÝKRO- DENETLEYÝCÝ DEVRE PWM DPWM SEÇÝCÝ DÝJÝTAL ÇIKIÞ Çýkýþa Hata Deðeri Ýle Oratýlý Negatif DGM Siyali Göder Çýkýþa Sýfýr DGM Siyali Göder Çýkýþa Hata Deðeri Ýle Oratýlý Pozitif DGM Siyali Göder ENKODER Þekil 4. Mikrodeetleyici devresi Þekil 5. DGM algoritmasý buluur. Tayf içideki doðru akým bileþei geliði, yai zama alaý siyalii ortalama deðeri e dc, t d ed edc = veya e dc = (dk / ) ed (10) T c þeklide ifade edilir. Burada dk deetim kelimesii ve e d de darbe siyalii geliðii göstermektedir. Deetim kelimesi ise ikili sayýlar düzeide 0 ile arasýda deðiþir. Bua göre sýfýr giriþide DGM çýkýþý sýfýr ve giriþide ise e dc =e d olur ve bu iki deðer arasýda modülasyo oraý, M o =t d /T c dk/ ile oratýlý bir biçimde deðiþir. Bu dekleme göre sýfýr deetim kelimesie karþýlýk DGM çýkýþý da sýfýr olur. Diðer bir deyiþ ile DGM tayfýdaki doðru akým (dc) bileþei geliði sýfýr deetim kelimesi giriþide sýfýr olur. Seçile bir e d deðeride zama alaý siyalii ortalama deðeri ola dc bileþei deetim kelimesi, dk ile oratýlý deðiþmektedir. Kapalý dögü bir sistem içeriside DGM tekiði uygulamasý halide ise deetim kelimesi hata siyalide ibaret olacaktýr. Bu durumda e K. dc = e (11) olur. Burada K bir sabit ve e hata siyalidir. Þekil 5'de DGM algoritmasý görülmektedir. DGM siyali ile sürüle servovalfte, bir aahtarlama elemaýý giriþie uygulaa darbe treleri þeklide iþareti zama ortalamasýa oratýlý bir çýkýþ siyali elde edilir. Bu þekilde iyi bir doðrusal baðýtý elde edilebilmesi içi DGM siyali frekasýý seçimide bazý ölçütleri göz öüde buludurulmasý gerekir. DGM

7 frekasýý üst sýýrýý aahtarlama elemaý cevap hýzý ve alt sýýrýý ise deetlee sistemi cevap hýzý belirler. Aç-kapa biçimide çalýþa soleoid valflerde DGM siyali giriþie karþýlýk zama ortalamasý doðrusal ola bir akýþka (debi) çýkýþý elde edilebileceði gösterilmiþtir [4]. Burada DGM siyali frekasýý üst sýýrýý valfý aahtarlama hýzý belirler. Bua karþýlýk kedisi orasal bir elema ola servovalfý aahtalama elemaý, doðru akým motorlarýda olduðu gibi, sargý devresii elektriksel zama sabiti (T e =L/R) DGM frekasýý belirleyebilir. Bu zama sabiti sistem içide e küçük zama geçikmesii teþkil eder. Bua göre, Þekil 6' da gösterildiði gibi bir darbe, t d süresi içide akým deðiþimii maksimumu deðere ulaþabilmesi gerekir. Bu da valfý doðrusal olarak çalýþabileceði modülasyo veya taþýyýcý frekas f c deðerii belirler. Buu aþaðýdaki þekilde ifade etmek mümküdür. Tc td 1/ fc T v veya Tc = 1/ fc T (1) v e d i(t) T d Tc Þekil 6. Bir darbe süreside akým deðiþimi Bua göre, T c modülasyo siyali periyoduu, T e valf aahtarlama zamaýý e az iki katý veya diðer bir deyiþle de modülasyo frekasýý, valf aahtarlama frekasýý e az yarýsý olmasý gerektiði ortaya çýkar. DGM da herhagi bir t d darbe süresii, T c modülasyo periyodua oraý; modülasyo oraý (M o =t d /T c ) olarak taýmlaýr. Orasal bir elemada, yukarýdaki koþullara baðlý kalmak kaydý ile çýkýþ siyali modülasyo oraý ile oratýlý bir biçimde deðiþir. Modülasyo frekasýý alt sýýrýý belirlemeside aahtarlama elemaý tarafýda üretile salýýmlý çýkýþ iþaretii deetlee sistem tarafýda filitre edip edilmediðie bakýlýr. Ikebe [] tarafýda yapýla bir çalýþmada modülasyo frekasýý giriþ veya sistem frekasýa oraý 7 de büyük olmasý kaydý ile modülasyo siyalii düþük gelikli yüksek frekas bileþelerii deetlee doðrusal sistem tarafýda tamame süzülebileceði gösterilmiþtir. Hafif salýýmlý hareketlere müsade edilmek kaydý ile çeþitli çalýþmalarda bu oraý 4-5 deðerlerie kadar idirilebileceði gösterilmiþtir. Böylece daha düþük modülasyo frekasý ile daha yavaþ aahtarlama valfleri orasal çalýþmasý saðlamaya çalýþýlmýþtýr. 4. DENEY TESİSATI VE DENEY SONUÇLARI

8 Bu çalışmada deey aracı olarak 0 lt/dak debili bir hidrolik güç birimi, storku 00 mm, silidir çapı 5 mm, pisto çubuğu çapı 16 mm ola çift uyarılı-çift pisto çubuklu (sekroize) bir hidrolik sislidir, REXROTH (4WSEM10) marka mekaik geribeslemeli bir servovalf, mikrodeetleyici, akım sürücü, hidrolik sistemi koum geribeslemeli çalışmasıda kullaılmak üzere optik döel ekoder koum algılayıcısı kullaılmıştır. Ayrıca deeysel verileri toplamasıda AdvaTech PCL-818H veri toplama kartı ve NOTEBOOK veri toplama yazılım programı kullaılmıştır. Deeyler statik ve diamik test olmak üzere iki şekilde yapılmıştır. Statik testte, servovalf sargı uçlarıa uygulaa çeşitli DGM frekaslarıda, modülasyo oralarıa (doluluk-boşluk) karşılık gele akım değerleri ölçülmüştür. DGM frekaslarıı seçimide servovalfi cevap hızı dikkate alıarak, bu değeri altıda ve üstüde değerler seçilmiştir. Servovalfi üretici firması tarafıda verile idüktas ve direç değerlerie göre elektriksel devrei cevap hızı 3.15 ms (30 Hz) olarak bulumuştur. Diğer tarafta, üretici firma tarafıda yapıla testler soucu valfi cevap hızı olarak 6. ms (16 Hz) olarak verilmiştir. Bu sebeple DGM frekası 50, 16 ve 1 khz olmak üzere üç adet frekas seçilmiştir. Bu frekas değerleri ile yapıla testlerde elde edile DGM doluluk-boşluk oraları ile akım souçları Şekil 7'de verilmiştir. Şekil 7'de verile statik karakteristik eğrilerde görüldüğü gibi DGM frekası arttıkça doğrusallık bozulmaktadır. Burada doğrusallığı e fazla olduğu eğri akım [ma] X X + + DGM=50 Hz DGM=16 Hz DGM=1 khz koum [cm] DGM=50 Hz doluluk-boşluk oraı Şekil 7. DGM frekası-akım karakteristiği zama [s] (a) Şekil 8: Koum cevabı a) DGM=50 Hz

9 koum [cm] 1 DGM=16 Hz koum [cm] 1 DGM=1 khz zama [s] zama [s] b) c) Şekil 8. Koum cevabı b) DGM=16 Hz c) DGM=1 khz 50Hz 'lik DGM frekasıa karşılık gelmektedir. Bu frekas ise valfi akışka cevap hızı frekasıı yarısı civarıdadır. Diamik testte ise, bir basamak giriş uygulamış ve silidiri koum cevabı elde edilmiştir. Buu içi, pistou orta koumua (100 mm) götüre arzu edile giriş değeri, mikrodeetleyicii paelide heksadesimal kod olarak verilmiştir. Arzu edile giriş değerii heksadesimal kod karşılığıı bulmak içi şu işlem yapılır. Ýkili düzede 1 bitlik sayýsal deðer 1 =4096 buluur. Ýleri ve geri hareketi taýmlamak içi bu deðer ikiye bölüür ve 048 buluur. Bu 048 bitlik sayý ekoderi bir devri ola 146 mm'ye karþýlýk gelmektedir. 100 mm'lik mesafe içi bu deðer yaklaþýk 1378 bittir. Bu sayýya da 56 heksadesimal kod karþýlýk gelmektedir. Bu dðer mikrodeetleyici paelide girilir ve çalýþ komutu ile sistem çalýþtýrýlýr. Statik testte kullaýla DGM frekaslarý ile yapýla diamik test souçlarý Þekil 8'de verilmiþtir. Þekil 8'de verile diamik davraýþ eðrileride görüldüðü gibi, çok az da olsa cevap hýzýda bir iyileþme gözlemektedir. Herbir durumda sistem maksimum giriþ deðeri ile uyarýlmýþtýr. Kalýcý-durum hatasý ise tüm frekas deðerleride sýfýrdýr. Cevap eðriside görüle sapmalar ise koum algýlayýcýsýda kayaklamaktadýr. Elle yapýla koum ölçümleride (kumpas ile) herhagi bir kalýcý-durum hatasý tespit edilmemiþtir. 5. SONUÇ Bu çalýþmada servovalfli bir elektrohidrolik sistemi doðruda sayýsal deetemi hedeflemiþ ve gerçeklemiþtir. Buu içi tasarlaa bir mikrodeetleyici ve ekoder tipi geribesleme elemaý vasýtasý ile A/D ve D/A çeviricilerie gerek kalmaksýzý sistemi doðruda kapalý-dögü sayýsal deetimi saðlamýþtýr. Sayýsal DGM siyali frekasýý uygu deðerlerde seçmek kaydý ile çýkýþ elemaý salýýmsýz ve orasal sürülmesi gerçeklemiþtir. Sayýsal DGM tekiðii sistemi doðruda bilgisayarlý deetimie olaak kýlmasý yaýda, servovalf plakasýý sürekli titreþimde (dither) tuturarak kirleticilere karþý týkamasýý ölemek gibi avatajlar beklemektir. Gerçektede uygulamalarda, servovalfleri aalog siyal ile sürülmeside sürtüme kayýplarýý azaltmak ve valfý yaðdaki kirleticiler karþýsýdaki hassasiyeti düþürmek amacý ile aalog siyale ilavete düþük gelik yüksek frekaslý titreþtirme (dither) siyali uygulamaktadýr. Diðer tarafta DGM tekiði yolu ile imalat toleraslarý fazla hassas olmaya herhagi bir aahtarlama

10 valfý yolu ile de orasal baðýtý saðlaabileceði gösterilmiþtir. Bu da ileri bir kouda maliyeti düþük yapýsý daha basit elektrohidrolik valflarý geliþtirilmesie öcülük edecektir. KAYNAKLAR [1] Y. İkebe ad T. Nakada, "O a Piezoelectric Flapper Type Servovalve Operated by a Pulse-Width-Modulated Sigal", Fourteeth Joit Automatic Cotrol Coferece of The America Automatic Cotrol Coucil, Jue 0-, 1973, pp [] T. Muto, H. Yamada ad Y. Suematsu, "Digital Cotrol of Hydraulic Actuator System Operated by Differetial Pulse With Modulatio", JSME Iteratioal Joural, Series III, Vol.33, No.4, 1990, pp [3] G. Wemacher, "Elektrohydraulischer Positioeratrieb mit Schellschaltvetile ud Digitaler Regelug", o+p hydraulik ud peumatik, Nr., pp , 199. [4] Ý. Yüksel, M. Þegirgi, H.Ý.Öbaþ, "Elektrohidrolik Valfleri DGM Tekiði Ýle Sürülmesii Teorik ve Deeysel Araþtýrýlmasý", Otomatik Kotrol Bilimsel Toplatýsý, TOK'94, sayfa , Nisa [5] S.A. Murtaugh, "A Itroductio to the Time Modulated Acceleratio Switchig Electrohydraulic Servomechaism", Trasactio of the ASME Joural of Basic Egieerig, Jue 1959, pp [6] S.C. Tsai, P.R.Ukraietz, "Respose Characteristics of a Pulse-Width-Modulated Electrohydraulic Servo", Trasactio of the ASME Joural of Basic Egieerig, Jue 1970, pp [7] H.İ. Öbaş, "Hidrolik Sistemler İçi Sayısal Siyal İşleme ve Sürücü Devre Tasarımı ve Aalizi", Yüksek Lisas Tezi, U.Ü. Fe Bilimleri Estitüsü, Bursa, 1993.