TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO Dipartimento di Informatica e Sistemistica TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO ATTUATORI ALESSANDRO DE CARLI ANNO ACCADEMICO 2006-2007

ENERGIA FLUIDICA ATTUATORI ENERGIA TERMICA ENERGIA CHIMICA IDRAULICI PNEUMATICI ESPLOSIONE ELETTROLISI ESPANSIONE ATTUATORI ENERGIA TERMICA ENERGIA CHIMICA MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA DEFORMAZIONE A SEMI CONDUTTORI RELÈ MOTORI ENERGIA ELETTRICA INQUADRAMENTO 2

ATTUATORI INFORMAZIONI NECESSARIE PER CARATTERIZZARE UN ATTUATORE PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO CARATTERISTICHE DELA VARIABILE DI USCITA ESCURSIONE DELLA VARIABILE DI USCITA PRECISIONE ASSOLUTA E RELATIVA INTERFACCIA VERSO IL DISPOSITIVO DI CONTROLLO INTERFACCIA VERSO IL SISTEMA DA CONTROLLARE PASSO DI CAMPIONAMEMTO DELLA VARIABILE DI COMANDO CAMPO DI APPLICAZIONE LINEARITÀ BANDA PASSANTE NATURA DEI GUASTI E RELATIVA AFFIDABILITÀ COSTO INQUADRAMENTO 3

ATTUATORI ATTUATORI ATTUATORI ELETTROMECCANICI AD ENERGIA FLUIDICA NON CONVENZIONALI MOTO ROTATIVO MOTO LINEARE ATTUATORI DI FORZA MOTO LINEARE MOTO ROTATIVO MOTORI A FLUSSO IMPRESSO ATTUATORI IDRAULICI PIEZOELETTRICI MOTORI A FLUSSO INDOTTO MAGNETOSTRITTIVI MOTORI IDRAULICI MOTORI A RILUTTANZA ELETTROCHIMICI ATTUATORI PNEUMATICI CAMBIO DI POSIZIONE BIMETALLICI ELETTROMAGNETI MOTORI PNEUMATICI METALLI A MEMORIA DI FORMA ATTUATORI MOTORI A PASSO INQUADRAMENTO DEGLI ATTUATORI 4

ATTUATORI ATTUATORI IDRAULICI VANTAGGI SVANTAGGI FORZA ELEVATA NECESSITÀ DI UNA SORGENTE DI ALIMENTAZIONE AUTONOMA REALIZZAZIONE DIRETTA DI MOTO LINEARE COMPLICATE STRUTTURE DI SUPPORTO GRANDI ESCURSIONI DI FORZA E DI SPOSTAMENTO DISPOSITIVI DI CONTROLLO COMPLICATI E COSTOSI DIMENSIONI RIDOTTE BASSO RENDIMENTO ENERGETICO ELEVATO RAPPORTO PESO/POTENZA FENOMENI DI ATTRITO E DI ISTERESI RILEVANTI NESSUN CONSUMO DI ENERGIA IN CONDIZIONI DI STALLO DINAMICA SECONDARIA RILEVANTE E MOLTO RAPIDA REALIZZAZIONE COMPATTA E ROBUSTA LIMITATA PRECISIONE NEL POSIZIONAMENTO COMPORTAMENTO DINAMICO RAPIDO FUNZIONAMENTO RUMOROSO VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI IDRAULICI 5

ATTUATORI MOTORI ELETTRICI VANTAGGI SVANTAGGI DISSIPAZIONI ANCHE NEL FUNZIONAMENTO A VUOTO VOLUME E PESO RIDOTTI NEL MOTO ROTATORIO BUON COMPORTAMENTO DINAMICO SMALTIMENTO DELLA POTENZA DISSIPATA DIFFICILE A BASSA VELOCITÀ CARATTERISTICHE STATICHE LINEARI E FLESSIBILI LIMITATO RAPPORTO PESO/POTENZA REALIZZAZIONI IN UN CAMPO DI POTENZA MOLTO AMPIO AMPIE ESCURSIONI DELLA VELOCITÀ ELEVATO RENDIMENTO ENERGETICO MOLTO LIMITATA NECESSITÀ DI MANUTENZIONE VANTAGGI E SVANTAGGI DEI MOTORI ELETTRICI 6

ATTUATORI ATTUATORI PNEUMATICI VANTAGGI SVANTAGGI RICHIEDONO UNA SORGENTE DI ALI-MENTAZIONE DI ARIA COMPRESSA ADATTO A FUNZIONARE IN AMBIENTI PERICOLOSI POCO SENSIBILI ALLE VARIA-ZIONI DELLA TEMPERATURA AMBIENTALE POCO COMPATTI FENOMENI DI ATTRITO E DI COMPRIMIBILITÀ DELL’ARIA RENDONO DIFFICILE IL CONTROLLO CARATTERISTICHE STATICHE LINEARI E FLESSIBILI PARTI MECCANICHE SOTTOPOSTE A FENOMENI DI USURA BUON RAPPORTO PESO/POTENZA BUON RAPPORTO COSTO/PRE-STAZIONI COMPORTAMENTO DINAMICO NON MOLTO RAPIDO ALIMENTAZIONE CON UNA SOLA LINEA SCARSA PRECISIONE NEL RAG-GIUNGIMENTO DI UNA POSIZIONE PRESTABILITA IDONEO PER MOVIMENTAZIONI DI POTENZA LIMITATA VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI PNEUMATICI 7

ALIMENTAZIONE PRIMARIA RETE DI ALIMENTAZIONE DI ARIA COMPRESSA MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA RETE TRIFASE MOTORE ASINCRONO POMPA SERBATOIO ATTUATORI DISPOSITIVO DI COMANDO VALVOLA LINEARE ALIMENTAZIONE ELETTRICA AMPLIFICATORE ATTUATORE LINEARE CARICO SEGNALE DI COMANDO DELLA VALVOLA ELETTROVALVOLA SCHEMA FUNZIONALE DI UNA MOVIMENTAZIONE 8

ATTUATORI OTTURATORE STRUTTURA DI UNA ELETTROVALVOLA 9 MISURA ALLA CAMERA 1 DELL’ATTUATORE ALLA CAMERA 2 DELL’ATTUATORE MISURA DELLA POSIZIONE DELLO STELO OTTURATORE V1 V2 DISPOSITIVO DI COMANDO DELLA VALVOLA SPOSTAMENTO DELLO STELO AL SERBATOIO DALLA POMPA STRUTTURA DI UNA ELETTROVALVOLA 9

ATTUATORI 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 PECULIATITÀ DEGLI ATTUATORI IDRAULICI 10

ATTUATORI DIFFERENTI FORME DI UN OTTURATORE 11 portata spostamento

ATTUATORI ATTUATORE A SINGOLA ACCUMULATORE CAMERA OLIO GAS INERTE OLIO DALLA ELETTROVALVOLA ATTUATORE A DOPPIA CAMERA OLIO DALLA ELETTROVALVOLA ALLA CAMERA 1 ALLA CAMERA 2 DELLA ELETTROVALVOLA ACCUMULATORE ED ATTUATORI 12

ATTUATORE PER SERVOVALVOLA ATTUATORI ATTUATORE PER SERVOVALVOLA SOFFIETTO spostamento ARIA IN PRESSIONE spostamento ARIA IN PRESSIONE PREMISTOPPA ALL’OTTURATORE ATTUATORI PNEUMATICI 13

ATTUATORI ATTUATORE PNEUMATICO POSIZIONATORE CORPO VALVOLA ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 14

ATTUATORI ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 15

ATTUATORI ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 16

ATTUATORI ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 17

ATTUATORI ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 18

ATTUATORI ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 19 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 +++ + o Trasporto di energia ++ + +++ Forza movimento lineare ++ +++ + Coppia movimento rotativo ++ ++ +++ Sovraccarico +++ +++ o Movimento lineare +++ +++ o Movimento rotatorio ++ ++ +++ Movimento oscillatorio ++ ++ o Consumo 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 ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 19

FINE DELLA LEZIONE 6 16 MAGGIO 2007