PWM ile oransal solenoid sürmek neden dirençli akım kontrolünden daha verimlidir?
PWM anahtarlama elemanını tam açık ya da tam kapalı tuttuğu için kayıp güç düşüktür; dirençli kontrolde istenmeyen gerilimin tamamı ısıya dönüşür.
PWM'de anahtarlama elemanı ya tam iletimde ya tam kesimdedir; iletimdeyken üzerindeki gerilim düşük, kesimdeyken akım sıfırdır, dolayısıyla üzerinde harcanan güç çok düşük kalır. Dirençli (lineer) sürmede ise bobine gitmeyen gerilim bir yarı iletken veya direnç üzerinde düşürülür ve tamamı ısıya dönüşür. Bu hem verim kaybıdır hem de soğutucu, kutu hacmi ve termal arıza riski demektir.
Kayıp nereye gidiyor
| Dirençli sürme | PWM ile sürme | |
|---|---|---|
| Fazla gerilim | Eleman üzerinde düşürülür | Düşürülmez, zaman paylaşılır |
| Kayıp güç | Isıya döner | Anahtarlama kaybıyla sınırlı |
| Soğutma ihtiyacı | Yüksek | Düşük |
| Kapalı kutuya montaj | Zor | Rahat |
Somut bir örnek: 12V beslemeli bir bobine, tam açık değerinin yarısı kadar ortalama akım vermek istediğinizi düşünün. Dirençli yöntemde bobine giden gücün neredeyse aynı kadarı, akımı sınırlayan elemanın üzerinde ısı olarak harcanır. PWM aynı ortalamayı bu kaybı üretmeden kurar.
Ortalama akımı bobinin kendisi oluşturur
PWM'de anahtar saniyede binlerce kez tam açılıp tam kapanır; buna rağmen bobin akımı darbe darbe değildir. Bobin endüktansı alçak geçiren filtre gibi davranarak akımı düzleştirir ve doluluk oranına karşılık gelen düzgün bir ortalama akım akar. Oransal bobinde hidrolik debiyi belirleyen büyüklük de zaten bu ortalama akımdır.
Gerilim değil akım kontrol edilir
Bobin ısındıkça direnci artar; aynı gerilimde akım düşer, dolayısıyla debi de kayar. Bu yüzden ciddi sürücüler doluluk oranını sabit tutmaz, ölçülen akıma göre düzeltir. Akım kontrollü sürme sayesinde bobin sıcaklıktan bağımsız olarak sabit akımda tutulur. Aynı sürme katmanı rampa, minimum ve maksimum akım sınırı, dither ve kısa devre koruması gibi işlevleri de taşıyabilir; oransal amplifikatör dediğimiz kart tam olarak bu işi yapar ve joystickten gelen gerilim sinyalini valfin ihtiyacı olan regüleli akıma çevirir.
PWM'in bedava olmadığı yerler
Anahtarlama tek başına her sorunu çözmez. Frekans çok düşük seçilirse akım dalgalanması artar ve valf titrer; çok yüksek seçilirse anahtarlama kayıpları ve elektromanyetik girişim büyür. PWM frekansı seçimi bu iki sınır arasında yapılır ve tek bir doğru değeri yoktur; bobinin endüktansı ile valfin mekanik tepkisi birlikte belirler. Ayrıca dither, spool sürtünmesini kırmak için bilerek eklenen ayrı bir bileşendir; taşıyıcı frekansla karıştırılmamalıdır. Anahtarlama kesildiği anda bobinin üzerindeki enerjinin boşalacağı bir yol da bulunmalıdır; bobinli yüklerde ters diyot bu yüzden şarttır ve eksikse arıza sürücünün çıkış katında görülür.
Ne yapmalı
Bir oransal valfi doğrudan gerilimle sürmeyi planlıyorsanız vazgeçin; akım kontrollü bir sürücü kullanın. Sürücüyü seçerken minimum ve maksimum akım ayarının, rampanın ve dither ayarının erişilebilir olmasına bakın; bunlar valfi sisteme uydurmanın tek yoludur. Montajdan sonra kutu içi sıcaklığını bir kez ölçün ve not edin. Dirençli bir çözümden geçiyorsanız fark ilk vardiyada kendini gösterir; geçmiyorsanız bu ölçüm ileride bir sorun çıktığında elinizdeki tek referans olur.
Konunun tamamı: Neden elektronik sinyalle kumanda edilmeli?