Diseño de circuitos de control para válvulas proporcionales en sistemas hidráulicos

Abstract

Este artículo trata sobre los aspectos relacionados a la técnica de control electrónico de las válvulas proporcionales utilizadas en maquinaria con sistemas hidráulicos inventadas en los años 30. Las válvulas de control han permitido la solución de problemas de movimiento controlado de grandes cargas físicas tales como aviones, barcos, tractores y maquinaria de inyección de moldeo plástico en las que es necesario controlar la fuerza de grandes masas de hierro por medio de las presiones altas que se obtienen en los sistemas que utilizan el aceite hidráulico. Los primeros controladores electrónicos de estas válvulas utilizaban reóstatos a fin de regular el voltaje proporcional al movimiento requerido. La tecnología electrónica, con sus innovaciones y componentes más eficientes, ha permitido también el control de estas válvulas. La utilización de transistores MOSFET (transistores de conmutación de grandes corrientes y operando con altas frecuencias) junto con la técnica PWM (Modulación de Ancho de Pulso), ha permitido el diseño de circuitos de control más eficientes, lo que se traduce en menor calor y menor espacio, así como reducir su peso. En éste artículo se describe el diseño realizado con PWM para el control de válvulas proporcionales de 12 y 24 V, así como el diseño de un control por fase con SCR (Rectificador Controlado de Silicio) para una válvula proporcional de 10 V. Se estudian los efectos de variación de voltaje así como la variación de frecuencia en el comportamiento. Tanto la técnica de PWM con MOSFET y la técnica de control de fase con SCR permiten la variación del voltaje promedio y también el voltaje RMS que hacen ajustar la posición del vástago de la bobina a la posición deseada, y este vástago regulará la válvula para variar la presión o el flujo del aceite hidráulico.