Hallo zusammen, ich würde gerne mittels Microcontroller die Spulen eines Hydraulikventils so ansteuerun dass ich die Durchflussmenge mit einem Joystick steuern kann. Jetzt ist meine Frage kann ich die Spulen einfach mit einem PWM Signal ansteuern? Da die Stärke des Magnetfeldes abhängig vom Strom ist sollte das doch machbar sein oder? Im Anhang habe ich ein Bild des Hydraulikblocks angefügt. Hoffe Jemand kann mir helfen. Gruß Leon
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Wie ist die genaue Ventilbezeichnung? Ansonsten ist das die Domäne der Proportionalventile (vor dem Blick auf die Preise bitte festen Halt suchen). Bei direktgeseuerten Schaltventilen kann man es mal probieren (wird aber mehr ein Gestotter ergeben), bei vorgesteuerten Schaltventilen wird Dir die Vorsteuerung höchst wahrscheinlich einen Strich durch die Rechnung machen.
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Der Hydraulikblock den ich verwenden will ist aus einem Linde r14 Schubmaster was da die genauen Bezeichnungen sind weiß ich leider nicht. Hab nur eine Betriebsanleitung zu dem Teil gefunden: https://www.manualslib.de/manual/69366/Linde-R-14.html?page=75 Konnte da jetzt aber auch nichts genaueres rauslesen
Ja, die Linear(Magnet)ventilstellung haengt mit dem Strom zusammen. Wie linear ist eine andere Frage. Allenfalls ist die Stellung auch noch von Druck und Durchfluss abhaengig. Je nach Stroemungscharakteristik kann die Stellung zu Fluss Mit- oder Gegenkoppeln. Das Hydraulikschema sagt mir grad nichts. Ich komme von der Fluiddynamik her.
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Leon M. schrieb: > Jetzt ist meine Frage kann ich die Spulen einfach mit einem PWM Signal > ansteuern? Da die Stärke des Magnetfeldes abhängig vom Strom ist sollte > das doch machbar sein oder? Ja, genau so geht das. Und dann musst du die "Stueuerkante" finden, also quasi den "Threshold-Strom des Ventils", den Punkt, wo das Ventil grade anfangen will aufzumachen. Denn das ist dein "Nullpunkt". Von dort aus kannst du dann vollends aufsteuern. Wenn du bei Knüppelnullstellung mit 0% PWM anfängst, dann wird ein gutes Stück nichts passieren und dann legt er "auf einmal" los. > Da die Stärke des Magnetfeldes abhängig vom Strom ist Richtig, weil du aber die PWM mit Spannung machst und sich der Widerstand der Spule mit Erwärmung erhöht, musst du dann bei wärmerer Spule (Eigenerwärmung durch Strom, Fremderwärmung durch Öl) auch mehr Spannung (= anderes Tastverhältnis) für den gleichen Strom draufgeben. Du kannst das umgehen, wenn du eine Stromregelung machst. Ob es nötig ist, kannst du ja einfach mal ausprobieren.
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Oder man macht eine Regelung ueber den Fluss, falls der messbar waere.
Es gibt auch Hydraulikventile, die aus nem Kugelhahn mit draufgebautem Servo bestehen. Die liessen sich mit PWM betreiben.
Danke für die ganzen Antworten. Ich will das ganze anfangs erstmal ohne große Sensorik probieren und einfach ein bisschen rum probieren wie sich das ventil mit dem PWM Signal verhält. Werde mich wieder melden sobald ich die ersten Ergebnisse erziehlt habe. Gruß Leon
Hab sowas mal anders gelöst, indem ich dem Steuergerät n elektronisch regelbaren Mengenteiler vorschaltete. Dann kann dann zwar nur immer Eine Funktion geregelt ausgeführt werden, für viele Anwendungen ist das aber auch ausreichend. Der Analogteil geht dann immer auf den Mengenteiler, die Steuergeräte gehen dann immer on-off. Das ist dann preislich etwas günstiger.
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Leon M. schrieb: > ich würde gerne mittels Microcontroller die Spulen eines > Hydraulikventils so ansteuerun dass ich die Durchflussmenge mit einem > Joystick steuern kann. Aus der Bezeichnung „Hydraulikventil“ und der beigefügten Zeichnung würde ich ableiten, dass das Ventil nur „AUF“ oder „ZU“ kennt. Diese Ventile haben dann keinen Ventilkegel, der notwendig wäre, um den Durchfluss, z. B. proportional zum Hub, einzustellen. Man sollte deshalb zuerst einmal prüfen, wie das Ventil tatsächlich aufgebaut ist.
Du brauchst einen fähigen Lastschalter für Hydraulikventile, z.B. BTS432 (etwas alt aber noch zu bekommen, neuere Typen gerne selbst rausfinden). Du schaltest die positive Seite, auf der rückkehrenden negativen Seite der Spule machst du eine Strommessung gegen Masse (Shunt + passender OP). Eine Freilaufdiode (ca. 5A Belastbarkeit) vom Schaltausgang gegen Masse ist in diesem Fall essentiell wichtig, damit der Strom in den PWM-Lücken weiterfließt. PWM-Frequenz ca. 150Hz ist meist passend. Den gemessenen Strom (Mittelung über die PWM Periode z.B. 5..30 Abtastungen) gibst Du auf einen PI(D)-Regler in Software und legst das ganze auf einen Regelbereich von ca. 0.5A…3A aus. Für den PID-Regler kannst Du nach einem Integer PID im Netz suchen, der z.B. im 10ms Raster aufgerufen wird. Die PWM-Auflösung sollte 12..16bit betragen, die Analogauflösung für den Strom idealerweise 10bit oder besser. Für deine Regelung brauchst Du einen Strombereich, den Du individuell herausfinden musst. Oft ergibt sich ein Regelbereich von ca. 0.5…1A bis 1.5…2A. Dieser Bereich ist dann der Regelbereich, den Du auf deine Joystickauflösung skalierst. Warum das Ganze? Mit einer reinen PWM-Regelung ohne Strommessung wirst Du nicht weit kommen, da der Widerstand der Spule von kalt bis warm sehr stark reinspielt und Dir dein Plan, von PWM X Prozent bis Y Prozent zu regeln verhagelt. Aber probiere es gerne selber aus.
Harald A. schrieb: > Eine Freilaufdiode (ca. 5A Belastbarkeit) vom Schaltausgang gegen > Masse ist in diesem Fall essentiell wichtig, damit der Strom in den > PWM-Lücken weiterfließt. Das ist eben für die meisten Proportionalventile (die, mit welchen ich arbeiten durfte) nicht sonderlich sinnbehaftet. Der Strom soll möglichst früh aufhören zu fließen. Der Grund: Das Ventil (der Spulenkern) soll in Bewegung bleiben, damit irgendwelche Haltemomente (Reibung) möglichst wenig Einfluss haben. Harald A. schrieb: > da der Widerstand der Spule von kalt bis warm sehr > stark reinspielt Die Viskosität dürfte einen größeren, temperaturabhängigen Einfluss haben. Im Grunde sind das alles genau die Störgrößen, welche von der PID aus geregelt werden wollen.
Arduino F. schrieb im Beitrag #758503 > Der Strom soll möglichst früh aufhören zu fließen. Ah ja. > Der Grund: > Das Ventil (der Spulenkern) soll in Bewegung bleiben, damit irgendwelche > Haltemomente (Reibung) möglichst wenig Einfluss haben. Du redest von Dither, das löst man (professionell) anders. Für erste Projekte (selbst Serie) oftmals unerheblich. > Die Viskosität dürfte einen größeren, temperaturabhängigen Einfluss > haben. Soso. Jeder so wie er meint. Falls Du, Leon, noch Fragen hast, gerne per PN.
Harald A. schrieb: > Mit einer reinen PWM-Regelung ohne Strommessung wirst Du nicht weit > kommen Mit einem überlagerten Regelkreis (z.B. einem Steuerknüppel in der Hand eines Menschen) geht das problemlos. Denn die Erwärmung findet ja nur langsam statt. Das kann ein Mensch leicht ausgleichen... Arduino F. schrieb: > Das ist eben für die meisten Proportionalventile (die, mit welchen ich > arbeiten durfte) nicht sonderlich sinnbehaftet. > Der Strom soll möglichst früh aufhören zu fließen. > Der Grund: > Das Ventil (der Spulenkern) soll in Bewegung bleiben, damit irgendwelche > Haltemomente (Reibung) möglichst wenig Einfluss haben Es soll nur ein kleiner (niederfrequenter) Ripple überlagert sein. Der Anker muss ja nicht zappeln wie Harry, denn sonst zappelt der Ölfluss/-druck genauso mit. > (die, mit welchen ich arbeiten durfte) Kann natürlich sein, dass schlecht gewartete Anlagen mit Eisenspänen im Hydrauliköl da ein Zappeln eher brauchen. Meine Erfahrung ist, dass diese "Rüttelei" gehörig überschätzt wird. Kann sein, dass das früher(tm) mal unbedingt nötig war, aber bei aktuellen Ventilen, die irgendwas dynamisch ausregeln und sich sowieso bewegen, habe ich ein Festsitzen nicht beobachtet.
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Lothar M. schrieb: > Meine Erfahrung ist, dass diese "Rüttelei" gehörig überschätzt wird. > Kann sein, dass das früher(tm) mal unbedingt nötig war, aber bei > aktuellen Ventilen, die irgendwas dynamisch ausregeln und sich sowieso > bewegen, habe ich ein Festsitzen nicht beobachtet. Du solltest Slip-Stick-Verhalten und Festsitzen auseinander halten.
Rainer W. schrieb: > Du solltest Slip-Stick-Verhalten und Festsitzen auseinander halten. Tu ich schon. Keines davon war bei meinen Propventilen relevant. Ich habe die Rüttel-Anregung rausgemacht. Slip-Stick ist vor allem bei Pneumatik-Zylindern wegen des komprimierbaren Mediums ein Problem. Und auch bei Hydraulikzylindern ist zusammen mit der Masse und den Leitungen der Slip-Stick-Effekt ggfs. relevant. Aber das "Medium" bei einem Hydraulik-Propventil ist im Grunde ein Magentfeld und der Anker ist in einem geschlossenen System und gut geschmiert oder gar hydraulisch gelagert. - https://www.hawe.com/de-de/fluidlexikon/stick-slip-ruckgleiten/
Leon M. schrieb: > die Spulen eines Hydraulikventils so ansteuerun dass ich die > Durchflussmenge mit einem Joystick steuern kann. Du musst zuerst herausfinden, ob es ein proportionalventil ist. Also * fragen * Datenblatt lesen * Typenschild posten * Einsatz beschreiben * bisherige Ansteuerung erforschen Notfalls mit einem Labornetzgerät ausprobieren. Der Unterschied zwischen Prop-Ventil und schaltventil ist ähnlich wie zwischen Transistor und Relais. Mit einem Relais kann man zwar auch fein regeln, z b. Batteriespannung im Auto. Nur ist es dann Zweipunktregelung, nicht pwm
Rainer W. schrieb: > Du solltest Slip-Stick-Verhalten und Festsitzen auseinander halten. Wenn die Ansteueungsfrequenz wie von mir genannt bei z.B. 100..150Hz liegt sorgt das bereits für einen gewissen Dithering-Effekt. Ob es reicht oder ob zusätzlich noch etwas überlagert werden muss ist ein größeres Unterfangen, dass den Rahmen hier sprengt. Bruno V. schrieb: > Du musst zuerst herausfinden, ob es ein proportionalventil ist. Ein guter Punkt! Wenn das allerdings nicht von vornherein klar ist wäre es schon schlimm.
Bruno V. schrieb: > Du musst zuerst herausfinden, ob es ein proportionalventil ist. Mein Reden. siehe: von Wolle G. (wolleg) 20.01.2024 13:58
Wolle G. schrieb: > Mein Reden Ja. Auch schon im ersten Post. Mir ging es darum, dem TO Möglichkeiten zu zeigen, es herauszufinden, da er den Unterschied vermutlich nicht kennt. Harald A. schrieb: > Wenn das allerdings nicht von vornherein klar ist wäre es schon schlimm. Wenn es klar wäre, hätte er ein DB verlinkt und darin schon einiges zur Ansteuerung gefunden.
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Harald A. schrieb: > Wenn die Ansteueungsfrequenz wie von mir genannt bei z.B. 100..150Hz > liegt sorgt das bereits für einen gewissen Dithering-Effekt. Eben - durch Anpassung der Frequenz an das Schwingverhalten des Ventils kann man die Amplitude einstellen und dadurch dafür sorgen, dass der Kolben(?) immer schön schwimmt und nicht hakelt. Das ist dann aber weit entfernt von: Lothar M. schrieb: > Ich habe die Rüttel-Anregung rausgemacht.
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Lothar M. schrieb: > Arduino F. schrieb: >> Das ist eben für die meisten Proportionalventile (die, mit welchen ich >> arbeiten durfte) nicht sonderlich sinnbehaftet. >> Der Strom soll möglichst früh aufhören zu fließen. >> Der Grund: >> Das Ventil (der Spulenkern) soll in Bewegung bleiben, damit irgendwelche >> Haltemomente (Reibung) möglichst wenig Einfluss haben > Es soll nur ein kleiner (niederfrequenter) Ripple überlagert sein. Der > Anker muss ja nicht zappeln wie Harry, denn sonst zappelt der > Ölfluss/-druck genauso mit. > >> (die, mit welchen ich arbeiten durfte) > Kann natürlich sein, dass schlecht gewartete Anlagen mit Eisenspänen im > Hydrauliköl da ein Zappeln eher brauchen. > > Meine Erfahrung ist, dass diese "Rüttelei" gehörig überschätzt wird. > Kann sein, dass das früher(tm) mal unbedingt nötig war, aber bei > aktuellen Ventilen, die irgendwas dynamisch ausregeln und sich sowieso > bewegen, habe ich ein Festsitzen nicht beobachtet. Hängt extrem stark vom verwendeten Fluid (Viskosität) und dessen Verschmutzungsgrad/-art ab. Direktangesteuerte Proportional-Hydraulikventile z.B. in PKW-Getrieben brauchen nicht nur ein leichtes Zappeln um nicht zu blockieren. Da reden wir durchaus im Bereich >10% des Ansteuersignals bei 50-100 Hz. Ohne kann auch schon einmal (selbst bei neuem Öl/Getriebe) das Ventil nach 10 Minuten festsitzen, und das. obwohl sowohl im Ansaugbereich grob- als auch langfristig feingefiltert wird (zusätzlich zu Span-Fangmagneten). Ansonsten wäre natürlich noch zu bemerken, dass die Ansteuerung den Strom liefern können muss, den das Ventil haben möchte (und das in der Spannungslage des Ventils). PWM ist dann der richtige Ansatz, 1 bis 2 kHz Basisfrequenz sind im Automotive üblich, gerne mit Freilaufdiode. Strommessung ist hilfreich, speziell wenn etwas eher präzise angesteuert werden soll. Außerdem erlaubt sie ein gewisses Maß an Diagnose (auch was die Beweglichkeit des Ventils angeht). Allerdings sehe ich auf den ersten Blick nicht, welches Ventil zur Volumenstromsteuerung genommen werden soll - die Schaltung ist meiner Meinung nach dafür ausgelegt, dass die Ventile binär betrieben werden (die unterschiedliche Füll/Leer-Geschwindigkeiten bzw. Hebe-/Senkgeschwindigkeiten sind durch die eingebauten Drosseln und z.B. das erste Ventil im "3"-Zweig vorgegeben).
1..2Khz kann man machen, dann ist allerdings ein zusätzlicher Dither erforderlich, weil da nichts mehr mechanisch schwingt. Außerdem muss man schauen, ob die Eisenverluste bei dem verwendeten Ventil dann nicht zu hoch werden.
Manchmal finden sich in den zugehörigen Datenblättern durchaus nützliche Empfehlungen.
Martin L. schrieb: > Ansonsten wäre natürlich noch zu bemerken, dass die Ansteuerung den > Strom liefern können muss, den das Ventil haben möchte Bei Proportionalventilen hat das Ventil überhaupt keinen Strom haben zu möchten. Die Kraft ist proportional zum Strom und dieser Strom wird vom Steuergerät durch den Elektromagneten gedrückt, d.h. es arbeitet als Stromquelle. Sonst wäre die Ventilposition z.B. von der Spulentemperatur abhängig und das will gewöhnlich niemand.
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