Matrix电磁阀详解

一. 气动电磁阀流量控制技术

气动电磁阀可细分为两类：

• 数字开关阀：将其打开-关闭位置与电动开关控制相结合。
• 比例电磁阀：以比例的方式将一个相同的位置（在打开和关闭之间）与张力或可变电流控制装置相结合。

技术的发展导致了新的流量控制技术的发展，允许使用数字部件（PWM、PFM、PNM和PCM）而不是比例部件。

1. PWM技术

PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）技术包括产生恒定频率、可变脉冲持续时间的方波。DC（占空比）定义为$t_p$信号持续时间（可变）和$t_o$周期（恒定）之间的比率，以百分比表示，表示为：
$$DC=t_p/T_{\circ }\times 100$$

DC（占空比）的线性增长对应于脉冲持续时间的线性增长。这意味着对2/2常闭（NC）电磁阀的PWM控制等同于对电磁阀通过流量的比例变化控制，结果是：

$$Q=Q_{\text{nom }}\times t_p/T_0$$

其中$t$为变量，$Q$为通过流量，$Q_{nom}$为额定（最大）流量。流量可以假定包括在零和最大流量之间的无限值。

2. PFM技术

PFM（Pulse Frequency Modulation，脉冲频率调制）技术包括产生具有恒定脉冲持续时间的可变频率（周期）方波。2/2 NC电磁阀的PFM控制意味着最大通过流量与频率成比例变化，即与$t_o$周期成反比：
$$Q=Q_{\text{nom }}\times t_p/T_0$$
其中周期$t_o$是可变的，$Q$为通过流量，$Q_{nom}$为额定（最大）流量。流量可以假定包括在零和最大流量之间的无限值。

3. PNM技术

PNM（Pulse Number Modulation，脉冲数调制）技术是基于750和850系列多闸板阀的特点。它由开关控制组的生成组成。这意味着，应用于相等流量的$n$个快门组的PNM控制（从0到n可变）意味着通过流量与$n$成比例变化。流量结果为：
$$Q=Q_n\times n$$

其中$Q_n$是仅快门的流速。流量可以假定包括在零流量和最大流量之间的$n$个值。当n＝8时，可实现的值仅为8。

4. PCM技术

PCM (Pulse Code Modulation，脉冲编码调制）基于850 PCM系列的多个快门阀的特性。它恢复了二进制编码的原理，这是典型的计算机，它包括生成具有不同流的百叶窗的开/关控制组。这意味着二进制类型（变量从0到n）的PCM控制到具有不同流量的一组n个快门NC 2/2，其根据（SV1=1；SV2=2；SV3=4；SV4=8…；SV8=128）确定，意味着通过流量与n成比例的变化。流量结果为总和：
$$Q={\Sigma }_n\left(Q_n\right)$$
其中$Q_n$是电磁阀n的流量，$n$以二进制方式表示。流量可以假设$2^n$值，包括在零流量和最大流量之间。因此，在$n=8$的情况下，假设值为256。

5. 组合技术（Combined Techniques）

组合技术的使用可能有助于结合先前已经说明的单一技术的特征。由此产生的组合使得流量控制具有更高的精度。以下示例显示了在具有多个百叶窗的阿索诺阀上采用的组合技术的优点。

6. 双张力开关控制技术（ON -OFF control Technique with double level of tension）

矩阵技术的一个特殊特征是，在电磁阀的打开阶段（NC，功能）或关闭阶段（NO，常开，功能），磁系统的能量效率呈指数级增加（图1）。所述特性源自磁隙的逐渐减小，当电磁阀完全打开（NC功能）或完全关闭（NO功能）时达到零值。

因此，与状态发生变化的过渡阶段相比，维持打开（或关闭）电磁阀状态需要相当低的能量水平。所述过渡阶段与电磁阀的响应时间一致。因此，在这段时间之后，可以限制耗散功率，从而降低控制张力或相对电流（例如从24 VDC到14 VDC）。

二. Matrix电磁阀特性

Matrix气动技术采用两个高度创新的原理：

• 在快门打开和关闭阶段期间不存在内部摩擦；
• 模块化结构，允许在一个单独的主体中组装多个百叶窗。
  

标准版本的电磁阀，即配备传统的开/关控制，打开时的响应时间优于5毫秒，关闭时的响应速度优于2毫秒（全频率工作200赫兹）。相反，加速控制的电磁阀在打开和关闭时的响应时间都优于1ms，最大工作频率为500Hz。

1. Matrix高频阀应用举例

• 850 2/2系列，1个出口-9控制版本
  可变流道截面；流量与控制数量成比例；九个流速水平。
• 850 2/2系列，1个出口-1个控制版本
  高流速（在6巴相对压力下达到1600N/min）；在加速版本中响应时间低于1ms；驱动速度高于500Hz。
• 7503/2系列，8个插座-8个控制版本
  八个3/2电磁阀，集成在一个缩小尺寸的阀体中，单独控制。
• 7505/2系列，8个插座-4个控制版本
  允许单独控制四个双作用油缸。
• 7502/2-3/3系列，多功能，4个插座2/2 NC-8控制版本
  允许控制四个单作用气缸，以及在两个带自动系统排放的气动室中使用PWM压力技术进行控制。
• 7503/3系列，闭心，4个出口2/2 NC和NO-8控制版本
  允许在四个气动室内进行压力控制，管理系统归档、维护和排水功能

2. Matrix 820系列高频阀

820系列气动电磁阀是一种二位二通（2/2）常闭电磁阀。
材料研发和技术创新使该电磁阀工作原理简单和具有前卫的动态特性。活动元件的重量已经减少到最低限度，内部的摩擦都已经消除：这样，我们就获得了毫秒级的响应时间的和大于500亿次的使用寿命。
增速驱动板的使用，其动态特性更加完善。24伏直流标准电磁控制阀有低于5毫秒响应时间开启和低于2毫秒的响应时间关闭，最高为200赫兹的运作频率。而使用增速驱动电磁阀响应时间，无论是在开启和关闭，都低于1毫秒，最大工作频率达500 Hz。
除了高速特性，电磁阀820系列，在输入压力0到8bar时，流量高达180dm3/min。电磁阀通过脉宽模式PWM控制或脉频模式PFM控制技术，可改变流量，也就是通过这种方式获得一个比例阀功能。
820系列既可单组使用又可多组组合使用，还可和一系列的辅助装备配套使用，如阀岛和加速驱动板。

优点：

• 紧凑型尺寸
• 管腔大、流量高
• 响应时间短
• 对外部频率和振动不敏感
• 功率损失小
• 高精度，重复性和灵活性
• 长寿命

应用：

• 流程控制和精密仪器检测
• 压力和流量控制设备
• 定位系统
• 分类设备
• 计量系统
• 生物医学和测量部门

材质：

• 阀身使用聚苯硫醚（PPS）
• 边缘为铝制品
• 密封件为丁腈橡胶

电磁阀 820系列

• 流量 100-180 Nl/min
• 额定压力 0-8 bar
• 防水等级 IP62
• 响应时间 1 ms
• 驱动 24V直流电；增速板
• 尺寸 12x 37 x 28.5 mm
• 产品寿命 >500亿次

(1) 821 2/2

(2) 821 3/3

3. Matrix 850系列高频阀

850系列气动电磁阀是一种二位二通（2/2）常闭电磁阀。
模块化设计是这一系列的创新。九个独立气门与一个普通输入口，出口可相互独立或因增量要求而联通。响应时间，以毫秒为单位，独立于流量值，其运行寿命是5亿多次周期。
该系列产品适用于逐步改变气门来改变其流量（直到所有的气门打开汇流至同一输出口），变成了一个简单的二位二通的电磁阀，通过比例控制流量增加和减少。
此外，使用不同的控制技术（例如，脉宽控制和脉数控制）流量也会呈现线性改变。
增速驱动板的使用，其动态特性更加完善。24伏直流标准电磁控制阀有低于5毫秒响应时间开放和低于2毫秒的响应时间关闭，最高为200赫兹的运作频率。而使用增速驱动电磁阀响应时间，无论是在开放和关闭，都低于1毫秒，最大工作频率达500Hz。
除了高速特点，850系列电磁阀的流量值，在供气压力0到8bar时，可达到1620 dm3/min。

优点：

• 紧凑型尺寸
• 高管腔大、流量高
• 响应时间短
• 对外部频率和振动不敏感
• 功率损失小
• 精确度，重复性和灵活性
• 使用寿命长

应用：

• 流程控制和精密仪器检测
• 定位系统
• 分类设备
• 计量系统
• 生物医学和测量部门

材质：

• 阀身使用聚苯硫醚（PPS）
• 密封件为丁腈橡胶

(1) 850 2/2

(2) 851 2/2

(3) 853 2/2

(4) 859 2/2

4. Matrix 860系列高频阀

860系列电磁阀是二进制数字控制变流量系列气动电磁阀，在一个阀体内，有九个气门独立控制。气门有不同的流量，并汇流到同一个出气口。电磁阀以流量为比例，整个流量和二进制数字控制呈线性关系。因此数字控制方式（PCM技术）是流量控制的理想解决方案。开和关的响应时间小于1毫秒，不会影响流量。
因此，电气控制所产生的，微不足道的相位延迟（大于1毫秒）引起的流量值发生变化都在电磁阀允许的范围内，甚至是从最小到最大值的瞬间变化都是如此。每个气门的运转寿命超过5亿次。
860二进制数字控制变流量系列的电磁阀型号有两种不同的流量控制精度级别：6位配置的64级流量和8位配置的256级流量。
860二进制数字控制变流量系列的电磁阀可以集成到电子PCM 8130驱动板，它提供了先导控制。它们可预设为脉冲信号处理（0-10伏），和数字信号处理（见“电子驱动板”）。

优点

• 紧凑型尺寸。
• 响应时间短。
• 对振动不敏感。
• 高精确度和重复性。
• 使用寿命长。

应用

• 流程控制和精密仪器检测。
• 压力和流量控制装置。
• 执行器的速度控制。
• 定位系统。
• 生物医学设备。
• 机器人和工业自动化。

材料

• 阀体和法兰为铝
• 密封件为丁腈橡胶

电磁阀 860系列

• 2/2 功能常闭
• 単阀和阀组
• 流量 0.3-752 Nl./min.
• 压力范围 0-6 bar
• P 等级 IP52 或 IP65
• 反应时间 1 ms
• 驱动 增速板
• 寿命 >5亿次
• 规格 52x52x55 mm
• 重量 450 g

(1) 860系列流量表

(2) 861 2/2

5. Matrix 720系列高频阀

气动电磁阀720系列有常闭NC和常开NO两种。该系列包含了所有的创新理念，无论在材料上和工作原理上都在该电磁阀上有体现。
该系列电磁阀运行既简单又可靠。响应时间是毫秒级范围内，而他们的工作寿命超过5亿次。该系列包括为了使用真空技术而设计的真空版本。
由于有增速控制驱动，动态特性更加完善：标准的24伏直流控制的电磁阀的响应打开时间在5ms之内和关闭时间2ms之内；而该电磁阀配备的加速控制驱动能使响应时间打开和关闭都低于2ms，最高工作频率为300Hz。
除了高速的特点，720系列在供气压力0到8bar时，流量值达到100升/分钟（ANR）
720系列既可单组使用又可多组组合使用，还可和一系列的辅助装备配套使用，如阀岛和加速驱动板。

优点：

• 紧凑型尺寸
• 管腔大和流量高
• 响应时间短
• 对外部频率和振动不敏感
• 功率损失小
• 高精度，重复性和灵活性
• 长寿命

应用：

• 流程控制和精密仪器检测
• 压力和流量控制设备
• 定位系统
• 分拣系统
• 计量系统
• 生物医学和测量部门
• 工业自动化

材质：

• 阀身使用聚苯硫醚（PPS）
• 边缘为铝制品
• 密封件为丁腈橡胶（如特殊要求，气门塞可使用氢化丁腈橡胶）

电磁阀 720系列

• 2/2或3/2 功能有常开或常闭
• 单阀和阀组
• 风量 50-100 Nl/min
• 额定压力 0-8 bar 或真空10-5 压力
• 防水等级 IP62
• 响应时间 2 ms
• 24V直流电;增速型
• 产品寿命 >500 M/s cycles
• 尺寸 12x 41 x 39.5 mm
• 重量 35克

(1) 721 2/2

(2) 721 3/2

(3) 721 VACUUM 2/2

(4) 721 VACUUM 3/2

6. 750系列高频阀

电磁阀750系列包括2/2, 3/2, 3/3 or 5/2通阀，以常开或常闭配置在一个单体内。该系列模块有一个排气口，或有2,4,8个独立排气口。所有Matrix技术都已经体现在这种阀内。该系列包括设计用于真空技术的真空版本。响应时间在毫秒范围内，而工作寿命超过5亿次。这系列包括了为真空技术而设计的真空型号。由于该阀可配装增速控制，动态特性更加完善：标准电磁阀配有24伏控制，开启响应时间小于5毫秒，关闭小于2毫秒，最大工作频率200赫兹。而有加速驱动的电磁阀开闭的响应时间都小于2毫秒，最大工作频率300赫兹。除了加速的特点外，750系列电磁阀提供了流量值为100升/分钟（ANR），供给压力为0-8巴。750系列有很多可提供的配件，比如IP52或IP65接头，不同组合的阀岛和加速驱动板。

优点

• 紧凑型尺寸
• 管腔大、流量高
• 响应时间短
• 对外部频率和振动不敏感
• 功率损失小
• 高精度，重复性和灵活性
• 长寿命

应用

• 流程控制和精密仪器检测
• 压力和流量控制设备
• 定位系统
• 先导系统
• 分类设备
• 计量系统
• 生物医学和测量部门
• 工业自动化

材料

• 阀身使用聚苯硫醚（PPS）
• 边缘为铝（如需要可用不锈钢）
• 密封件为丁腈橡胶（如特殊要求，气门塞可使用氢化丁腈橡胶）

电磁阀 750系列

• 2/2, 3/2, 3/3 or 5/2功能常开或常闭
• 单阀和阀组
• 流量 50-700 Nl./min.
• 压力范围 0-8 bar或真空度10-5Torr
• IP等级 IP52 或 IP65
• 响应时间 2 ms
• 驱动 12 VDC; 24 VDC; 增速板
• 寿命 >500亿次
• 规格 55x55x48 mm
• 重量 350 g

(1) 751 2/2

(2) 752 2/2

(3) 754 2/2

(4) 758 5/2

(5) 751 3/2

(6) 752 3/2

(7) 754 3/2

(8) 758 3/2

7. Matrix 890系列高频阀

优点

• 紧凑型尺寸
• 响应时间极短
• 高频率和PFM/ PWM控制
• 对振动不敏感
• 低功耗
• 高精确度和重复性
• 长寿命

应用

• 流程控制和精密仪器检测
• 压力和流量控制设备
• 执行器速度控制
• 定位系统
• 分拣设备
• 医疗设备
• 机器人和工业自动化

材料

• 阀体和边缘为铝和聚苯硫醚
• 密封圈为丁腈橡胶

电磁阀 890系列

• 2/2 功能常闭
• 単阀和阀岛
• 流量 100-1.530 Nl./min.
• 压力范围 2-8 bar
• IP等级 IP62
• 响应时间 1 ms
• 张力 24 VDC; 增速控制
• 寿命 >5亿 次
• 规格 46x46x41,5 mm
• 重量 210 to 320 g (具体重量和型号有关)

(1) 890 2/2

(2) 891 2/2

(3) 893 2/2

(4) 899 2/2

8. GMN890系列

为了进一步支持890系列多喷射器在每个特定分拣系统中的集成，MATRIX开发了几种特定的解决方案，能够简化气动回路布局，并显著提高分拣过程的性能和可靠性。为了满足每个应用的要求，这些解决方案包括压缩空气供应歧管、喷嘴歧管、集成喷射模块、多通道加速驱动板和自定义插件。它们由经过精密加工的高质量铝合金制成，可实现显著的布局优化，并消除与空气质量或100%检查和测试的制造过程有关的所有可能的污染问题。这种灵活的解决方案可以根据流速、喷嘴数量、节距和其他几个特征进行定制，以适合每种设备类型。压缩空气供应歧管设计用于直接安装890系列多喷射器，并适当提供所需的空气量。该系统配备了一个带有推入式配件的喷嘴歧管，该配件是根据每种应用的规格设计的。

• 出口/喷嘴：8或9的倍数（取决于多喷射器配置）
• 流量配置：取决于890系列多喷射器喷射器型号
• 响应时间：最短1毫秒
• 压力范围：2-8巴
• 电气连接：IP62集成电缆
• 气动连接：取决于设计
  
  

9. GS890系列：用于大米分拣应用的集成弹射模块

持续改进的过程导致了水稻和种子分拣机创新技术解决方案的设计，该解决方案能够彻底改变其当前布局，其特点是具有极高的动态性能和最佳的系统集成。为了进一步提高890系列多喷射器无与伦比的性能，更好地满足现代水稻和种子分选设备日益增长的要求，该解决方案在紧凑的设计中包括一个压缩空气供应歧管，该歧管支持特殊的890系列多喷射器配置，该配置具有均衡矩形出口的集成模块化喷嘴接口。每个模块都可以定制，以完美匹配滑道/滑槽的设计和所需的喷嘴数量。


除了890系列多喷射器典型的经验证的性能和可靠性外，这种创新技术解决方案具有以下显著优势：

• 整体气动系统优化（紧凑的尺寸、减少的气动连接、集成的空气供应歧管、集成喷嘴、缩短的空气通道）
• 对整个气动回路进行100%的功能和质量检查
• 插件式解决方案，实现更轻松、无故障的安装
• 单个多喷射器易于更换
• 创新的模块化设计，可轻松适应不同的分拣机配置和滑槽数量
• 有多种流速配置（6巴时为100、140或180升/分钟）
• 经济高效且灵活的解决方案

10. 喷射喷嘴歧管

流体动力学方面的专业知识和该领域多年的经验使我们能够设计出专注于通用应用或产品特定要求的专用喷嘴歧管。这些单元由优质铝合金制成，提供最高的质量和精度，完全符合每个系统布局的要求。

• 喷嘴设计：圆形或矩形
• 喷嘴尺寸/直径：取决于喷射器型号和应用
• 形状：可自定义
• 间距：从2.35毫米*（取决于喷射器型号和配置）
• 气动连接：推入式接头
  

11. 高性能多通道加速驱动板

• 通道数量：最多9个
• 电源：24 VDC
• 逻辑输入信号：5-24 VDC
• 最大工作频率：500 Hz（取决于喷射器型号和配置）
• 电气连接：接线板、多板连接器