디지털 공압 밸브와 실린더의 펄스 폭 변조(PWM) 제어

공압 밸브의 PWM 제어는 시간을 정한 전기 펄스를 사용하지만, 펄스의 목적은 두 가지일 수 있습니다. 전류 컨트롤러는 밸브가 기계적으로 열린 상태를 유지하는 동안 코일 전류를 스위칭할 수 있습니다. 반대로 고속 온·오프 밸브는 평균 유량이나 압력을 조절하기 위해 PWM 주기마다 실제로 열리고 닫힐 수 있습니다. 두 방식을 혼동하면 코일 과열, 사용할 수 없는 듀티 사이클 범위, 조기 밸브 마모로 이어집니다.

SMC는 인용된 2위치 SY 밸브 모델의 최대 작동 주파수를 5 Hz 또는 10 Hz로 제시합니다. Festo는 명시된 전기, 압력, 장착 및 온도 조건에서 일부 MHJ9 고속 스위칭 밸브에 500 Hz 또는 1000 Hz를 제시합니다. 따라서 PWM 주파수는 일반적인 50~200 Hz 설정이 아니라 모델별 엔지니어링 한계입니다(SMC SY 카탈로그; Festo MHJ9 데이터시트).

핵심 요약

• 먼저 PWM이 코일 전류를 조절하는지, 공기 경로를 기계적으로 반복 스위칭하는지 결정하십시오.
• 명령한 듀티 사이클이 밸브 위치의 듀티 사이클이나 유량 비율과 자동으로 같아지는 것은 아닙니다.
• 개방 시간과 폐쇄 시간이 각 주파수에서 사용할 수 있는 듀티 사이클 범위를 결정합니다.
• 연속 운전 전에 드라이버 전류, 전압 클램프, 코일 온도, 밸브 수명, 압력 및 피드백을 확인하십시오.
• 출시한 회로에서 동기화된 측정으로 속도, 힘, 위치 및 공기 소비량을 입증하십시오.

공압 밸브에서 PWM은 실제로 무엇을 제어합니까?

Texas Instruments의 DRV110은 피크 전류를 인가하고 설정된 시간 동안 유지한 다음, 인에이블 신호가 높은 동안 PWM으로 더 낮은 유지 전류를 조절합니다. 이 순서는 솔레노이드 전류와 발열을 제어할 뿐, 내부 PWM의 모든 주기마다 밸브를 열고 닫으라는 명령은 아닙니다(TI DRV110 데이터시트).

코일 전류 PWM은 전기적 전력 제어 방식입니다. 드라이버는 아마추어를 끌어당기거나 파일럿 단을 전환할 만큼 충분한 전류를 공급한 뒤, 밸브가 작동 상태를 유지하는 데 필요한 수준으로 전류를 낮춥니다. 스위칭은 전류 제어 루프 내부에서 일어납니다. 기계식 밸브는 일반적으로 인에이블 신호가 바뀔 때까지 하나의 명령 상태를 유지합니다.

기계식 밸브 PWM은 호환되는 온·오프 밸브에 각 제어 주기 동안 열리고 닫히도록 명령합니다. 열린 시간의 비율을 바꾸면 평균 질량 유량이나 챔버 압력의 변화가 달라집니다. 디지털 밸브 묶음으로 비례 밸브의 일부 기능을 대체할 때 사용하는 방식입니다.

이 구분에 따라 듀티 사이클의 의미가 달라집니다:

PWM 위치	PWM 주기마다 스위칭되는 것	주요 목적	주요 한계
솔레노이드 전류 드라이버	MOSFET 및 코일 전류	유지 전력과 코일 온도 감소	피크 전류, 유지 전류, 인덕턴스, 클램프, 드라이버 정격
기계식 온·오프 제어	포핏, 플런저 또는 스풀과 공기 경로	평균 유량 또는 챔버 압력 조절	개방 시간, 폐쇄 시간, 정격 주파수, 수명, 압력, 온도
스마트 밸브에 대한 PLC 명령	밸브 전자 장치가 디지털 입력을 해석	모델별 전력 또는 유량 기능	정확한 입력 사양과 제조업체 설정

“PWM”이라는 단어만 보고 방식을 추정하지 마십시오. 밸브와 드라이버 문서를 확인하십시오. 일반 방향 제어 밸브에 연결한 PLC 펄스열은 피크 앤드 홀드 드라이버의 내부 전류 PWM과 같지 않으며, 둘 다 비례 밸브 명령과 자동으로 같아지지 않습니다.

코일, 파일럿, 스풀 및 포트의 기본 동작은 별도의 공압 솔레노이드 밸브 가이드를 참조하십시오. 이 글은 PWM 타이밍, 전기 구동 및 실린더 응답에 집중합니다.

보편적인 PWM 주파수가 없는 이유는 무엇입니까?

SMC는 인용된 SY3000 2위치 밸브에 최대 10 Hz, 더 큰 SY5000, SY7000 및 SY9000 버전에 5 Hz를 지정합니다. Festo의 고속 전용 MHJ9 변형 모델은 일부 조건에서 500 Hz 또는 1000 Hz와 1 ms 미만의 스위칭 데이터를 제시합니다. 올바른 주파수는 정확한 부품 번호에서 시작해야 합니다(SMC; Festo).

PWM 듀티 사이클 $D$와 주파수 $f$는 온 시간 $t_{\mathrm{on}}$, 오프 시간 $t_{\mathrm{off}}$ 및 주기 $T$로 정의됩니다:

매 주기마다 밸브가 두 끝 상태에 도달해야 한다면 명령 시간은 검증된 개방 시간과 폐쇄 시간을 초과해야 합니다:

이에 대응하는 1차 검토용 사용 범위는 다음과 같습니다:

이 경계는 최종 보정값이 아니라 선별용 값입니다. 개방 지연, 아마추어 이동, 파일럿 압력 형성, 포핏 이동 및 유량 형성 시간은 서로 다를 수 있습니다. 폐쇄에도 별도의 지연과 이동 시간이 있습니다. 2023년 공압 압력 제어 연구는 명령 듀티 사이클과 실제 포핏 듀티 사이클을 구분했으며, 비대칭 밸브 동역학이 평균 유량 성능을 바꾼다는 점을 보여주었습니다(de Carvalho et al.).

주파수 선택은 세 가지 타이밍을 함께 맞추는 문제입니다. 주기는 유용한 밸브 동작이 일어날 만큼 길고, 제어 대상 챔버가 펄스를 평균화할 만큼 짧아야 하며, 기계 공진이나 샘플링 아티팩트와 겹치지 않아야 합니다. 주파수를 높이면 압력 리플은 줄어들 수 있지만, 동시에 사용할 수 있는 듀티 사이클 창이 좁아지고 스위칭 횟수가 늘어납니다.

Festo는 밸브 또는 주변 온도가 올라가면 달성 가능한 최대 주파수가 낮아진다고도 설명합니다. 제시된 값은 지정된 케이블 전자 장치와 운전 조건을 전제로 합니다. 따라서 데이터시트의 최대값을 모든 매니폴드, 압력, 장착 방식 또는 주변 온도에서 권장되는 연속 설정으로 보아서는 안 됩니다.

듀티 사이클은 유량, 압력, 속도 및 힘에 어떤 영향을 줍니까?

2019년 전기 공압 힘 제어 실험은 네 개의 온·오프 밸브를 사용하고, 측정한 압력 차와 유량계 데이터로 듀티 사이클과 유량의 관계를 구성했습니다. 밸브 데드타임, 압력비 및 비선형 압축성 유동이 전달 함수에 포함되므로, 60% 명령이 60% 유량을 만든다고 가정하는 것보다 이 방식이 더 타당합니다(Energies 연구).

한 주기 동안의 평균 질량 유량은 다음과 같습니다:

제한적인 조건에서만 이 값이 단순한 듀티 사이클 배율로 줄어듭니다. 밸브가 반복 가능한 상태에 도달하고, 개방 및 폐쇄 지연이 무시할 수 있거나 보상되어야 하며, 주기 안에서 상류 및 하류 압력이 충분히 안정적이어야 합니다. 공압 실린더 챔버는 전체 스트로크에서 이 조건을 모두 만족하는 경우가 드뭅니다.

챔버 체적, 질량, 온도, 피스톤 위치, 하중 및 배기 상태가 바뀌면 압력도 변합니다. 속도는 순힘과 공급·배기 경로 전체에 따라 달라집니다. 낮은 PWM 듀티 사이클은 운동 중 압력 형성을 줄일 수 있으므로 속도뿐 아니라 가속에 사용할 수 있는 힘에도 영향을 줍니다. 챔버가 결국 필요한 압력에 도달하고 반대쪽 챔버가 충분히 배기될 때에만 이론상 최대 힘이 회복됩니다.

수량	듀티 사이클만으로 예측할 수 없는 이유	필요한 측정
평균 질량 유량	밸브 동역학과 압력비가 각 펄스의 형태를 바꿈	상류 압력, 하류 압력, 온도, 보정된 유량
챔버 압력	피스톤 위치에 따라 체적과 순질량 유량이 변함	위치와 동기화한 양쪽 실린더 포트 압력
실린더 속도	순힘, 하중, 마찰, 유량 용량 및 배기가 서로 작용함	위치에서 계산한 속도와 압력 파형
출력 힘	충전 압력과 배기 배압이 모두 피스톤 면적에 작용함	양쪽 챔버 압력, 면적, 가속도, 외부 하중
공기 소비량	펄스 유량과 전체 스트로크 충전은 같은 계산이 아님	동일한 생산 사이클에서 계측한 자유 공기 소비량

ISO 6358-1은 공압 부품의 유량 특성에 대한 정상 상태 시험을 정의합니다. 유체와 에너지를 교환하는 실린더나 어큐뮬레이터에는 그 방법을 적용하지 않습니다. 선정한 밸브의 ISO 6358 데이터를 입력값으로 사용한 뒤, 조립된 PWM 회로를 동적으로 검증하십시오(ISO 6358-1:2013).

공압 유량 제어 선정 가이드에서는 밸브와 공기 경로의 용량을 다룹니다. 별도의 공기 압축성 제어 가이드에서는 챔버가 비압축성 평균화 요소처럼 반응하지 않는 이유를 설명합니다.

어떤 밸브 회로와 피드백 신호가 필요합니까?

2022년 소프트 액추에이터 연구는 3/2 온·오프 밸브 하나, 리시버 및 40 Hz 압력 피드백을 사용했습니다. 별도의 2019년 힘 추종 시스템은 네 개의 온·오프 밸브를 사용하고 듀티 사이클, 압력 차 및 유량의 관계를 측정했습니다. 이는 특정 제어 아키텍처의 사례이지, 하나의 PWM 출력으로 모든 복동 실린더를 위치 제어할 수 있다는 증거는 아닙니다(Frontiers; Energies).

제어 변수와 안전 상태를 기준으로 공기 경로 토폴로지를 선택하십시오:

• 3/2 밸브 하나: 무전원 상태에서 필요한 배기 동작을 제공할 때 하나의 순응성 체적을 충전하고 배기하는 데 적합합니다.
• 챔버당 3/2 밸브 두 개: 공급과 배기를 별도로 명령할 수 있지만, 소프트웨어가 의도하지 않은 동시 경로를 막아야 합니다.
• 온·오프 밸브 네 개: 양쪽 실린더 챔버의 충전과 배기를 별도로 제어하여 더 많은 제어 모드를 지원하지만, 배선·스위칭·고장 복잡성이 커집니다.
• 5/2 밸브 하나: 방향을 바꾸지만 일반적으로 각 챔버의 충전 및 배기 펄스를 독립적으로 제어하지는 못합니다.
• 5/3 밸브 하나: 중앙 상태를 추가하지만, 공기가 압축되고 누설이 남기 때문에 중앙 폐쇄가 강체 위치 유지를 보장하지는 않습니다.

하중, 공급, 마찰 및 온도가 제어되는 상태라면 개루프 PWM으로 반복 가능한 스트로크를 만들 수 있습니다. 폐루프 속도, 압력, 힘 또는 위치 제어에는 실제 제어량을 측정하는 센서가 필요합니다. 밸브 명령은 컨트롤러가 펄스를 출력했다는 사실만 확인해 줍니다.

튜닝 전에 고장 시 동작을 정의하십시오. 컨트롤러 리셋, 센서 손실, 밸브 고착, 단선, 낮은 파일럿 압력, 막힌 배기 및 비상 정지에서 무엇이 일어나는지 결정하십시오. PWM이 기계의 승인된 안전 아키텍처를 우회하거나 방향 제어 밸브를 검증되지 않은 부하 유지 장치로 바꾸어서는 안 됩니다.

솔레노이드 드라이버와 전압 클램프 요구사항

TI의 DRV110은 설정된 유지 시간 동안 피크 전류를 조절한 다음 유지 전류로 낮춥니다. 별도의 솔레노이드 드라이버 비교에서 TI는 예시 하드웨어에 프리휠링을 적용했을 때 약 10 ms, 더 높은 전압 클램프를 적용했을 때 약 3.5 ms의 비작동 시간을 측정했습니다. 따라서 억제 방식은 해제 타이밍에 영향을 줍니다(DRV110; TI 솔레노이드 드라이버 노트).

PLC 또는 마이크로컨트롤러는 출력이 해당 부하와 스위칭 방식을 명시적으로 정격화하지 않은 한 밸브 코일을 직접 구동해서는 안 됩니다. 다음을 확인하십시오:

• 코일 전압 허용오차와 냉간·고온 저항;
• 피크, 유지, 돌입 및 평균 전류;
• 트랜지스터 출력 전류, 전압, 스위칭 속도 및 열 한계;
• 갈바닉 절연과 공통 기준 전위 요구사항;
• MOSFET 전압, 전류, 스위칭 손실 및 안전 동작 영역;
• 케이블 길이, 커넥터 정격, EMC 및 접지;
• 드라이버와 코일 절연 정격 모두에 대한 억제 또는 클램프 전압;
• 밸브별 극성, LED, 절전 및 서지 억제 전자 장치.

DC 코일에 다이오드를 직접 병렬 연결하면 저전압 프리휠 경로가 생깁니다. 이는 스위치를 보호하지만 재순환 전압이 낮아 전류가 천천히 감소합니다. TVS, 제너, 능동 클램프 또는 드라이버 재순환 모드는 더 높은 제어 전압을 허용하여 아마추어를 더 빠르게 해제할 수 있습니다. 클램프 전압이 높아지면 반도체와 절연에 가해지는 응력도 커집니다. 속도만 보고 클램프를 고르지 말고 밸브 및 드라이버 제조업체가 승인한 회로를 사용하십시오.

코일 전류 PWM에는 전류 피드백 또는 검증된 드라이버 설계가 필요합니다. 코일 저항은 온도에 따라 증가하고, 공급 전압은 변하며, 인덕턴스는 아마추어 위치에 따라 달라집니다. 단순한 전압 듀티 사이클만으로는 이런 상태에서 동일한 인입 전류나 유지 전류를 보장할 수 없습니다.

서지 억제 또는 절전 전자 장치가 내장된 스마트 밸브라면 제조업체가 호환성을 확인하기 전까지 외부 클램프를 추가하지 마십시오. 예를 들어 SMC SY 카탈로그는 시험한 모델에서 억제 옵션에 따라 응답 시간이 달라진다고 설명합니다. 배선 변경으로 제어 전략이 의존하는 바로 그 해제 시간이 달라질 수 있습니다.

PWM 스위칭은 밸브 수명과 온도에 어떤 영향을 줍니까?

Festo는 MHJ9의 허용 주변 온도를 스위칭 주파수와 연계하고, 공개된 값에 지정된 연결 케이블 전자 장치를 요구합니다. SMC는 SY 모델과 밸브 위치 수에 따라 최대 작동 주파수를 공개합니다. 어느 자료도 일반적인 “수백만 회 사이클” 문구에서 연속 PWM 수명을 계산하는 것을 뒷받침하지 않습니다(Festo; SMC).

기계식 밸브가 각 PWM 주기마다 한 번의 개방-폐쇄 동작을 완료할 때, 정격 사이클 수 $N_r$가 나타내는 이상적인 운전 시간은 다음과 같습니다:

이는 서비스 수명 예측이 아니라 스케줄 계산입니다. 가상의 밸브가 1,000만 회 사이클 정격이고 50 Hz로 계속 기계식 스위칭한다고 가정하면 계산상 약 55.6시간입니다. 실제 검증에는 제조업체의 사이클 정의, 압력, 온도, 여과, 윤활, 장착, 전기 구동 및 고장 기준을 사용해야 합니다.

고주파 동작 능력과 긴 적용 수명은 서로 다른 사양입니다. 밸브가 고주파의 짧은 버스트를 따라갈 수 있어도 연속 생산 PWM에는 적합하지 않을 수 있습니다. 반대로 수명이 긴 방향 제어 밸브라도 유용한 변조에 필요한 유효 듀티 사이클 창을 확보하기에는 응답 시간과 주파수 한계가 좁을 수 있습니다.

짧은 벤치 시험 중에만 측정하지 말고 안정화된 듀티 사이클에서 코일 또는 하우징 온도를 기록하십시오. 인접한 통전 코일이 방열을 바꾸므로 개별 장착과 매니폴드 장착을 모두 확인하십시오. 기계 사양에서 허용하는 최고 주변 온도와 유체 온도에서도 반복하십시오.

공기 소비량도 A/B 측정이 필요합니다. 동일한 페이로드, 이동 거리, 사이클 수, 압력 요구사항, 대기 상태, 생산 속도 및 허용 가능한 동작으로 같은 생산 작업을 비교하십시오. 듀티 사이클이 낮다는 사실만으로 에너지 절약을 입증할 수 없으며, 실린더가 정지했을 때 일반적인 미터 아웃 속도 컨트롤러가 공기를 계속 배출하는 것도 아닙니다.

PWM 제어 실린더의 시운전 방법

2023년 압력 제어 연구는 사용할 수 있는 듀티 사이클 범위를 정하기 전에 온 시간이 밸브 개방 시간보다 길고 오프 시간이 폐쇄 시간보다 길어야 한다고 요구했습니다. 실제 포핏 듀티 사이클은 개방과 폐쇄의 비대칭에도 영향을 받았습니다. 따라서 시운전은 보편적인 50% 명령이 아니라 밸브 동작과 압력 데이터에서 시작해야 합니다(de Carvalho et al.).

다음 순서를 사용하십시오:

1. 모든 부품을 식별하십시오. 밸브, 코일, 커넥터, 억제기, 드라이버, 매니폴드, 실린더, 센서 및 컨트롤러 출력의 전체 코드를 기록합니다.
2. 안전과 정적 기능을 검증하십시오. 반복 스위칭 전에 무전원 공기 경로, 비상 동작, 하중 구속, 공급 차단 및 수동 오버라이드를 확인합니다.
3. 단일 전환을 측정하십시오. 한 번의 개방과 폐쇄 이벤트에서 명령, 코일 전류, 밸브 상태의 증거, 실린더 포트 압력 및 위치를 기록합니다.
4. 최소 펄스를 설정하십시오. 필요한 압력과 온도에서 밸브가 반복 가능한 상태에 도달할 때까지 안전한 값에서 온 시간과 오프 시간을 늘립니다.
5. 보수적인 주파수를 선택하십시오. 사용할 수 있는 듀티 사이클 범위를 유지하면서 모델의 최대 주파수와 열 한계 안에 명령을 둡니다.
6. 양방향으로 듀티 사이클을 매핑하십시오. 선형성을 가정하지 말고 유량 또는 챔버 압력 변화를 측정합니다. 데드존과 히스테리시스를 기록합니다.
7. 필요하면 폐루프를 구성하십시오. 측정한 전달 맵과 명시된 샘플링 속도를 사용해 압력, 속도, 힘 또는 위치 피드백을 조정합니다.
8. 전체 듀티를 운전하십시오. 온도, 스위칭 횟수, 공급 압력, 배기 압력, 동작 리플, 위치, 힘 여유, 누설 및 공기 소비량을 확인합니다.
9. 고장을 시험하십시오. 기계 안전 절차에 따라 허용된 센서, 밸브, 공기 공급 및 컨트롤러 고장을 시뮬레이션합니다.

경험상 가장 많은 정보를 주는 시운전 파형은 명령, 코일 전류, 양쪽 실린더 포트 압력 및 위치를 하나의 시간축에 놓습니다. 이 파형은 밸브를 움직이지 못한 전기 펄스와, 공기를 움직였지만 하중, 마찰, 배기 제한 또는 챔버 압축성을 이기지 못한 밸브 펄스를 구분해 줍니다.

튜닝 전에 합격 기준을 작성하십시오. 유용한 기준에는 최대 코일 온도, 압력 리플, 속도 변동, 최초 동작 지연, 끝점 동작, 정지 오차, 생산 사이클당 스위칭 횟수, 합격품당 자유 공기 사용량 및 고장 상태의 동작이 포함됩니다.

듀티 사이클만으로 PWM 절약을 주장하기 위해 공기 소비량 계산기를 사용하지 마십시오. 이 계산기는 일반적인 기하학적 실린더 요구량을 추정할 수 있지만, PWM 비교에는 측정한 펄스 유량이 필요합니다. 따라서 이 제어 중심 글에는 계산기 카드가 삽입되지 않습니다.

비례 밸브 대신 PWM을 사용해야 하는 경우는 언제입니까?

2019년 힘 제어 실험은 네 개의 온·오프 밸브, 측정 유량 데이터, 압력 피드백 및 피팅된 제어 방법으로 결과를 얻었습니다. 이 완성된 시스템은 표준 방향 제어 밸브 하나에 PWM을 추가하는 것과 본질적으로 다릅니다. 호환되는 고속 밸브와 충분한 피드백이 엔지니어링 노력을 정당화할 때 PWM이 매력적입니다(Energies).

적용 요구사항	온·오프 밸브를 사용한 기계식 PWM	비례 밸브	일반 유량 제어
고정된 종단 간 실린더 속도	대개 불필요	대개 불필요	흔히 가장 간단한 선택
레시피 기반 속도 프로파일	정격 밸브와 검증이 있으면 가능	직접적인 가변 명령	수동 또는 제한적인 조정
챔버 압력 제어	충전·배기 토폴로지와 피드백이 있으면 가능	피드백을 사용하는 일반적인 해법	능동 압력 제어용으로 설계되지 않음
중간 위치 결정	피드백, 적합한 토폴로지 및 튜닝 필요	피드백과 튜닝 필요	일반적으로 부적합
매우 높은 스위칭 요구	전용 고속 밸브 필요	밸브에 따라 다름	해당 없음
최소 소프트웨어 복잡성	적합하지 않음	컨트롤러 인터페이스가 지원되면 더 적합	고정 조정에는 가장 적합
확인된 페일 세이프 공기 경로	모든 디지털 밸브에 걸쳐 설계해야 함	선정한 밸브에 맞게 설계해야 함	방향 제어 회로가 결정

밸브가 스위칭 듀티에 대해 명시적으로 정격화되어 있고, 컨트롤러가 펄스를 생성·감시할 수 있으며, 측정 성능이 추가 스위칭을 정당화할 때 PWM을 선택하십시오. 연속 명령, 더 넓은 제어 가능 유량 범위, 통합 전자 장치 또는 간단한 튜닝이 더 중요하다면 비례 밸브를 선택하십시오. 해당 아키텍처는 비례 유량 제어 밸브 가이드를 참조하십시오.

단순한 고정 속도 실린더라면 미터 아웃 유량 제어가 여전히 더 나은 답일 수 있습니다. PWM은 정의된 압력, 속도, 힘 또는 위치 문제를 해결해야 합니다. PLC에 펄스 출력이 있다는 이유만으로 추가해서는 안 됩니다.

발행자 정보와 기술적 수정 요청 경로는 회사 소개 및 문의하기에서 확인할 수 있습니다.

PWM 공압 밸브 및 실린더 FAQ

인용된 SMC 표준 SY 모델은 최대 작동 주파수 510 Hz를 제시하는 반면, Festo의 전용 MHJ9 고속 스위칭 변형 모델은 지정 조건에서 5001000 Hz를 제시합니다. 따라서 아래 답변은 모든 공압 밸브에 하나의 주파수를 권장하지 않고, 모델별 응답, 드라이버, 압력, 온도 및 수명 데이터를 사용합니다(SMC; Festo).

모든 표준 공압 솔레노이드 밸브를 PWM으로 제어할 수 있습니까?

아니요. 검증된 피크 앤드 홀드 드라이버를 사용하면 코일 전류 PWM이 가능할 수 있지만, 기계식 PWM에는 명령한 스위칭 주파수, 듀티, 압력, 온도, 장착 및 수명에 대해 정격화된 밸브가 필요합니다. 내장 전자 장치는 펄스를 거부하거나 다르게 해석할 수도 있습니다. 시험 전에 밸브와 커넥터의 전체 코드를 확인하십시오.

공압 실린더에는 어떤 PWM 주파수를 사용해야 합니까?

일반적인 숫자가 아니라 정확한 밸브의 최대 주파수와 측정한 개방·폐쇄 시간에서 시작하십시오. 사용할 수 있는 온 시간과 오프 시간을 유지하고, 챔버 리플을 허용 가능한 수준으로 만들며, 관련 공진을 피하고, 열 및 수명 한계 안에 머무르는 주기를 선택하십시오. 조립된 회로에서 최종 값을 검증하십시오.

듀티 사이클 50%이면 밸브 유량도 50%가 됩니까?

반드시 그렇지는 않습니다. 개방 및 폐쇄 지연이 크거나 비대칭이면 명령 듀티 사이클과 실제 포핏 듀티 사이클이 달라집니다. 압축성 유동도 상류 및 하류 압력에 따라 변합니다. 듀티 사이클을 제어 변수로 사용하기 전에 적용 범위에서 측정한 듀티 사이클과 유량 또는 압력의 맵을 작성하십시오.

PWM으로 공압 실린더를 중간 스트로크에 유지할 수 있습니까?

PWM만으로는 위치 유지를 보장할 수 없습니다. 중간 위치 제어에는 적절한 충전·배기 토폴로지, 위치 피드백, 컨트롤러 및 검증된 하중 동작이 필요합니다. 공기 압축성, 누설, 실 마찰, 공급 변화 및 외력이 계속 작용합니다. 위치 상실이 위험을 만들면 기계식 잠금 장치나 안전 정격 솔루션을 사용하십시오.

PWM은 항상 압축 공기 소비량을 줄입니까?

아니요. 절약량은 기존 회로, 필요한 동작, 압력 프로파일, 배기 전략, 누설, 밸브 손실 및 합격 생산량에 따라 달라집니다. 동일한 작업 사이클에서 계측한 자유 공기 사용량을 비교하십시오. 전기 듀티 사이클이 낮다는 것은 공압 에너지나 컴프레서 전력의 직접적인 측정값이 아닙니다.

출처 및 기술 참고자료

• Texas Instruments, DRV110 솔레노이드 전류 컨트롤러 데이터시트, 피크 앤드 홀드 전류와 PWM 전류 조절; 2026-07-23 확인.
• Texas Instruments, “모터 드라이버로 솔레노이드 구동하기”, 프리휠링, 전압 클램핑, 전류 감쇠 및 비작동 타이밍; 2026-07-23 확인.
• SMC, SY3000/5000/7000/9000 5포트 솔레노이드 밸브 카탈로그, 모델별 작동 주파수와 응답 시간; 2026-07-23 확인.
• Festo, MHJ9 및 MHJ10 고속 스위칭 밸브 데이터시트, 스위칭 시간, 주파수, 드라이버, 압력, 장착 및 온도 조건; 2026-07-23 확인.
• de Carvalho et al., “온·오프 밸브와 펄스 폭 변조를 이용한 공압 압력 제어”, Chemical Engineering & Technology 46(1), 21-28, 2023; 2026-07-23 확인.
• Qian et al., “퍼지 로직 기반 체적 유량 제어를 이용한 전기 공압 힘 추종 시스템”, Energies 12(20), 4011, 2019; 2026-07-23 확인.
• Skorina et al., “온·오프 밸브를 사용하는 소프트 공압 액추에이터의 압력 제어를 위한 모델 기반 비선형 피드백 컨트롤러”, Frontiers in Robotics and AI 9, 2022; 2026-07-23 확인.
• ISO 6358-1:2013, 압축성 유체를 사용하는 공압 부품의 정상 상태 유량 시험 및 2020·2026 개정; 2026-07-23 확인.