Först så måste vi förstå vad som skapar kraft i en elektrisk magnet.
1. Det är strömstyrkan genom magnetlindningen som ger magnetkraft. Så länge en viss
strömstyrka flyter genom spolen så är spänningsfallet av ointresse.
2. Antalet varv lindningar i magnetspolen
3. En järnkärna i magnetspolen förstärker magnetkraften
Om vi börjar med hur en magnetspole till en förstyrventil fungerar. Om man amplitud-reglerar med hjälp av spänningsvariation så kommer spolens inre resitstans att påverka hur stur magnetkraft som utvecklas och utvecklingen av pilottrycket till riktningsventilen. Påverkan sker genom att koppartrådens resistana förändras med temperaturen, Inga stora förändringar med tillräckligt för att man som förare kommer att kunna notera att hydrauliken uppför sig olika beroende på oljetemperaturen och magnetens
temperatur. När Monsun-Tison presenterade de första EHC systemet på 1970-talet så använda man spakens potintiometer lindning direkt i serie med magnetlindningen och man med spaken reglerade det direkta spänningsfallet över magnetspolen. Spänningen till spaken kom i form av PWM-liknande 4-kantvåg med en viss frekvens från en kontrollenhet som kallades VCU,
Voltage Control Unit. På VCU enheten fanns en liten
ratt, potentiometer, med vilken föraren kung göra en manuell justering av den utgående spänningen när maskinen var kall kontra varm. Detta för att kunna ha samma köregenskaper varm som kall. På baksidan av VCU enheten fanns justerskuvar för utspänningsnivå/område (för 24V system, 6V-18V reglerområde) och frekvens av pulserna, rippel. Rippel var/är viktigt för att vibrera förstyrventilens lilla
ventilslid så att den inte ska "kärva" när den behöver förflyttas. Jämför med fotarbetet hos en boxare som gör det möjligt för boxarn att "flyta ovanför golvet och beredd att snabbt kunna flytta sig i vilkem
riktning som heslt.
Monsun-Tisons IPS kontrollenhet fungerar med separata elkretsar mellan
spak och IPS boxen, respektive mellan IPS boxen och förstyrventilen. I IPS sytemet arbetar primärkretsen arbetar med spänningskontroll, med för 24V system, 0-8V. Spakenheten matas med 8 V ren "flat" likspänning utan några frekvenser. I IPS enheten kodas spänningen i Volt från spakreglaget om till PWM strömstyrka i milliAmpere som i en sekundärkrets styr förstyrventilen. Den PWM strömmen är inte ampliturreglerad, utspänningen är konstant och strömstyrkan varieras med pulsvidden. PWM = Pulse Width Modulation. Det som väsentligt ytterligare skiljer IPS från VCU är att sekundärkretsen i IPS systemet är en "sluten
krets", dvs den utstyrda PWM strömmen från styrkortet också komma tillbaka till samma styrkort. Det går således inta att "jorda" sekundärkretsen på samma sätt som man gör i VCU systemet som bara har en krets. Med IPS kommer inte temperaturförändringar magnetspolens inre resistans inte att påverka pga att strömstrykan "trycks igenom" magnetlindningen oavsett temperatur temperturvariationer orsakade av oljetemperatur förändringar. Om inte IPS lyckas trycka igenom avsedd strömstyrka så upplevs detta som "Error" och Error-lämpan tänds på IPS-enhetens styrkort för funktionen. Vad gäller temperatur kompensation så behöver IPS systemet bara bry sig om omgivningens lufttemperatur vilket elektroniken sköter inifrån IPS-boxen, och behövs bara för primärkretsens potentiometer i spaken.
PWM har blivit hjärtat i all elektroniskt reglerad hastighets kontroll.
Nästa steg i utveckling som definitivt begarve behovet av temperaturkorrektion var i början av 1990-talet introduktionen av CAN-bus kommunikation mellan alla berörda komponentet som spak och kontrollenhet. Monsun-Tisons system för detta var Iqan. Idag så har vissa tillverkare CAN-buss komunikation ända ut till elektroniken på förstyrventilerna.
PWM är jag ganska med på hur det fungerar. Har man 5v, som man pulsar fram med en duty-cycle på 50% "tror" förbrukaren att det är 2,5v, har man 75% duty-cycle, "tror" förbrukaren att det är 3,75V, etc.
Som jag skrev inledningsvis så är spänningen oväsentlig i PWM system. Tror det bara förbryllar om man börjar beräkna medelspänningen i en duty-cycle av PWM-ström. Jag tror vi gärna lockas in att titta på medel spänningen då den är enkelt mätbar genom att parallellt ansluta mätinstrumentet. för att mäta den verksamma PWM strömstyrkan så måste mätinstrumentet anslutas i serie vilket kräver mera ingrepp i systemet. Men visst, det är ju en
spänning som
driver den önskade PWM-strömmen men rent tekniskt för magnetkraften så är det strömstyrkan som har betydelse oavsett spänningen.
Men när man vill reglera strömmen? Spolen på ventilen har ju en resistans. U=RxI. Om man då vill ha ut 600mA, ändras då duty-cyceln tills att det blir 600mA, enligt formeln I=U/R? Så spänningen får bli vad den blir? Någon ting i styrkortet mäter strömmen tills den hamnar rätt?
Om du med duty cycle avser pulsvidden så ja. Det är pulsvidden som ändra och ger en viss duty cycle. Duty cycle är ju termen för under hur lång relativ tid pulsvågen är spänningssatt vid en fast inställd pulsfrekvens. Spänningen "blir inte vad den blir". Medelspänningen under duty cycle står i direkt proprtion till PWM-strömstyrkan. Tycker inte det är relevant att bland in "Ohms lag" i PWM
styrning. Ja, styrkortet (i en IPS box) ser till att duty cycle blir proprtionell mot ingående signal från styrdonet oavsett vilken typ av spak-proportionell signal som kommer in
På en del kort kan man även ändra frekvensen, hur påverkar det signalen ut?
Frekvensen uppgift är att ge ett "rippel" i förstyrventilen (eller borrmaskinens motorlindning) för att ge förstyrventilen ett "bra fotarbete" (se ovan). En boxare kommer inte att kunna fungera på rätt sätt om "fotarbetet" är på tok för snabbt eller på tok för långsamt. Det är bland annat massan/vikten på själva förstyrventilens
slid som bestämmer lämpligt frekvansområde. Det är därför flugviktare i boxning kan ha ett snabbare fotarbete än en tungviktare. Vanligen är detta frekvensområde ganska brett så om man ändrar frekvensen inom detta område så ger det ingen märkara effekt på hur förstyrventilen reagerar. Det finns sålunda inge fast distinktfrekvens rekommenderad frekvens utan systemet (IPS med PVE förstyrventiler kan arbeta i frekvensområdet 50Hz-150Hz. Fabriksinställningen är 100Hz vilket normalt inte ska behöva justeras om man använde avsedd PVE förstyrventil.
Är det samma där, en PWM signal över ett
motstånd i I/O?
Vet inte värför man ska behöva köra PWM signal genom ett motrånd. men ja, i princip samma sak eftersom även en magnetspole är ett "motstånd" med en specifik resistans. Med ett PWM system behöver man inga seriemotstånd för att reglere effekten. PWM ersätter såna motstånd. I VCU systemet som arbetade med spänningsreglering till förstyrventilen så var det vanligt att man anväde olika motstång i spakarna eller att man använde samma motstånd i spakarna men att man med ett separat justerbart motstånd kunde ge vissa funktioen en max hastighet (strömstyrka)
En
tryckgivare eller flödesgivare då, som har 4-20mA i utsignal? Någon inbyggd PWM-generator i givaren eller transmittern?
Ingen PWM
generator, bara en pulsgivare som skickar antale pulser per sekund till en pulsräknare.
Här finns det ett par ventilltillverkare, EATON och Danfoss, som utvecklat dubbel-slidiga ventiler. Danfoss varianten används av Komatsu. Ska återkomma med mera om detta i en annan tråd då jag blivit lovat tillgång till delar av Komatsus interna utbildningsmaterial på deras SmartFlow och kranspetsstyrningssystem. (Danfoss förvärvade dubbelt så stora EATON Hydraulics i Augusti 2021)
Fast allt är ju relativt förstås 
