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approfondimenti 46
Le prime servovalvole elettroidrauliche furono
progettate nel corso della seconda guerra mondiale
per comandare prototipi avanzati di aerei e missili.
Le prime applicazioni industriali di servovalvole
oleodinamiche erano invece semplici copiatori per
macchine utensili.
Con il perfezionarsi della tecnica sono state speri-
mentate e costruite svariate generazioni di servo-
valvole comandate quasi sempre da un segnale elet-
trico. Una servovalvola moderna assolve fonda-
mentalmente a tre funzioni: eseguire il controllo
direzionale in misura proporzionale a un segnale
elettrico di ingresso; modificare il proprio com-
portamento attraverso un segnale di retroazione
in grado di valutare gli effetti, confrontarli con il
segnale ed eseguire velocemente correzioni auto-
matiche; impiegare segnali di bassissima potenza.
Le servovalvole sono spesso assimilate alle val-
vole proporzionali retroazionate rispetto alle
quali hanno prestazioni e costi superiori.
Occorre anche sottolineare che attualmente non è
più così netta la differenza tra valvole proporzionali
e servovalvole, in quanto entrambe sono impiegate
come componenti per il controllo della posizione,
della velocità e dell’accelerazione.
Modalità di funzionamento
Le servovalvole sono particolari tipi di elettro-
valvole a posizionamento continuo controllate
elettronicamente. Si caratterizzano per il fatto che
non sono in grado di assumere precise posizioni
intermedie tra la posizione completa di apertura e
quella di totale chiusura del distributore. Questo
modo di operare permette non solo di controllare
la direzione del flusso ma anche di regolarne la por-
tata ed eventualmente la pressione a valle.
Le servovalvole vengono spesso utilizzate nei ser-
vosistemi con un dispositivo
di controllo a ciclo chiuso in
grado di rendere il segnale di
uscita uguale a quello deside-
rato, a differenza delle valvole
proporzionali utilizzate solita-
mente nei sistemi con controllo
a ciclo aperto. Strutturalmente le servovalvole
sono costituite da due stadi. Il primo comprende
un motore di comando elettromagnetico (che con-
verte un valore di corrente elettrica in un valore
della corsa della lamina mobile) e un amplificatore
idraulico che converte la corsa in una pressione dif-
ferenziale. Il secondo stadio è formato da un distri-
butore a cassetto che converte la pressione differen-
ziale in una portata.
Il principio di funzionamento più comune prevede
un sistema costituito da due strozzature fisse (S),
due ugelli di regolazione (D) e una lamina mobile
(M) centrata tra gli ugelli. La pressione di pilotag-
gio (P) si riduce attraverso le due strozzature e i
due ugelli, tanto che all’uscita degli stessi si crea
la caduta di pressione. Quando la lamina si sposta
avvicinandosi ad un ugello e allontanandosi dall’al-
tro, le pressioni Pa e Pb si comportando in modo
inverso. In sostanza lo spostamento della lamina
mobile M viene trasformato in una pressione
differenziale ΔP. La curva caratteristica che si
ottiene dalla differenza di pressione in funzione del
segnale di ingresso è di tipo lineare.
Controllo di servovalvola
Alcune valvole sono comandate da un motore
a velocità costante che sulla base di un segnale a
tre livelli (apri, fermo, chiudi) gira nei due opposti
sensi di rotazione portando l’otturatore rispettiva-
mente nella posizione di aperto o di chiuso. I rego-
latori in commercio consentono di effettuare tale
modalità di controllo attraverso una doppia uscita
a relè con isteresi, il cui stato di ON è mantenuto
per il tempo necessario alla valvola di portarsi nella
nuova posizione assegnatagli dall’uscita dell’algo-
ritmo PID. In realtà però, data la funzione di inte-
gratore incorporata nell’attuatore, è in genere suffi-
ciente la sola componente proporzionale.
L’idea di manipolare il tempo per stabilire l’aper-
tura (o la chiusura) della valvola costituisce, di
fatto, un controllo in anello aperto, per cui è possi-
bile che l’effettiva apertura della valvola differisca
da quella presunta, soprattutto in presenza di forte
attrito. n
La definizione che riportiamo in
questa pagina è tratta e parzial­
mente rielaborata dall’autore a
partire dal “Dizionario di Automa­
zione e Informatica Industriale”,
a cura di Armando Martin, pagg.
288, Editoriale Delfino
Ringraziamo autore ed editore per
la collaborazione.
@armando_martin
dizionario
Il “Dizionario di Automazione e Informatica Industriale”
è anche su facebook…
…e su automazione plus
Servovalvola
Novembre/Dicembre 2015 n Automazione e Strumentazione
Le servovalvole sono particolari valvole adatte al controllo
elettroidraulico di posizione, velocità, accelerazione, pressione, forza,
oltre all’uso in applicazioni che richiedono risposte dinamiche elevate.
LE PAROLE CHIAVE DELL’AUTOMAZIONE
Armando Martin
Principio generico di funzionamento di una
servovalvola