ISO 10094-2:2010
(Main)Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic pressure control valves — Part 2: Test methods to determine main characteristics to include in the supplier's literature
Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic pressure control valves — Part 2: Test methods to determine main characteristics to include in the supplier's literature
ISO 10094-2:2010 specifies the test procedures and a method of presenting the results concerning the parameters which define the main characteristics to be included in the supplier's literature of the electro-pneumatic continuous pressure control valves. The purpose of ISO 10094-2:2010 is to facilitate the comparison by standardizing the test methods and the presentation of the test results, and to assist in the proper application of these components in compressed air systems.
Transmissions pneumatiques — Appareils électropneumatiques de distribution à commande continue de pression — Partie 2: Méthodes d'essai pour déterminer les principales caractéristiques à inclure dans la documentation des fournisseurs
L'ISO 10094-2:2010 spécifie les modes opératoires d'essai et donne une méthode de présentation des résultats relatifs aux paramètres qui définissent les principales caractéristiques à inclure dans la documentation des fournisseurs d'appareils électropneumatiques de distribution à commande continue de pression. L'ISO 10094-2:2010 a pour but de faciliter la comparaison en normalisant les méthodes d'essai et la présentation des résultats d'essais et d'apporter une aide afin que ces composants soient correctement utilisés dans les systèmes d'air comprimé.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10094-2
First edition
2010-10-15
Pneumatic fluid power — Electro-
pneumatic pressure control valves —
Part 2:
Test methods to determine main
characteristics to include in the
supplier's literature
Transmissions pneumatiques — Appareils électropneumatiques de
distribution à commande continue de pression —
Partie 2: Méthodes d'essai pour déterminer les principales
caractéristiques à inclure dans la documentation des fournisseurs
Reference number
ISO 10094-2:2010(E)
©
ISO 2010
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ISO 10094-2:2010(E)
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Published in Switzerland
ii © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 10094-2:2010(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Symbols and units.2
5 Test conditions .3
5.1 Gas supply .3
5.2 Temperature.3
5.3 Pressures .3
5.4 Electrical supply .3
6 Test procedures.3
6.1 Test conditions .3
6.2 Inlet pressure .3
6.3 Static tests .4
7 Control signal/pressure static-characteristics test at null forward or relief flow rate .4
7.1 Test installation .4
7.2 Test procedures.5
7.3 Calculation of characteristics .6
8 Flow/pressure static characteristics test.10
8.1 Test circuit for flow rate measurement .10
8.2 General requirements .11
8.3 Test procedures.11
8.4 Calculation of characteristics .12
9 Pressure regulation characteristics test.14
9.1 Test circuit .14
9.2 Test procedure.14
10 Leakage at null forward flow rate or relief flow rate characteristic test .15
10.1 Test circuit .15
10.2 Test procedure.15
10.3 Calculation of characteristic .15
11 Dynamic characteristics .16
11.1 Step responses.16
11.2 Frequency responses .20
12 Presentation of test results .21
12.1 General .21
12.2 Control signal/pressure static characteristics .22
12.3 Flow rate/pressure characteristics .22
12.4 Pressure regulation characteristics .22
12.5 Leakage characteristic.22
12.6 Dynamic characteristics .22
Annex A (informative) Calculation procedures of gain and phase lag.23
Bibliography.27
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ISO 10094-2:2010(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has
been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 10094-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 131, Fluid power systems, Subcommittee SC 5,
Control products and components.
ISO 10094 consists of the following parts, under the general title Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic
pressure control valves:
⎯ Part 1: Main characteristics to include in the supplier's literature
⎯ Part 2: Test methods to determine main characteristics to include in the supplier's literature
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ISO 10094-2:2010(E)
Introduction
In pneumatic fluid power systems, power is transmitted and controlled through a gas under pressure within a
circuit.
When pressure tracking or pressure regulation is required, electro-pneumatic continuous pressure control
valves can be used to track a variable set point with low tracking error or to maintain the pressure of the gas at
an approximately constant level.
These control valves continuously modulate the pneumatic power of a system in response to a continuous
electrical input signal and link the electrical input value to a proportional pressure value.
It is therefore necessary to know some performance characteristics of these electro-pneumatic continuous
pressure control valves in order to determine their suitability.
© ISO 2010 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10094-2:2010(E)
Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic pressure control
valves —
Part 2:
Test methods to determine main characteristics to include
in the supplier's literature
1 Scope
This part of ISO 10094 specifies the test procedures and a method of presenting the results concerning the
parameters which define the main characteristics to be included in the supplier's literature of the electro-
pneumatic continuous pressure control valves, conforming to ISO 10094-1.
The purpose of this part of ISO 10094 is
⎯ to facilitate the comparison by standardizing the test methods and the presentation of the test results, and
⎯ to assist in the proper application of these components in compressed air systems.
The specified tests are intended to allow comparison between the different types of continuous pressure
control valves; these are not production tests to be carried out on each manufactured product.
NOTE 1 The tests related to non-electrically modulated pneumatic continuous pressure control valves are specified in
ISO 6953-2.
NOTE 2 The tests related to electro-pneumatic continuous flow control valves are specified in ISO 10041-2.
NOTE 3 The tests described in this part of ISO 10094 are realised on components with an exhaust port vented to the
atmosphere.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 5598, Fluid power systems and components — Vocabulary
1)
ISO 6358-1 , Pneumatic fluid power — Determination of flow-rate characteristics of components — Part 1:
General rules and test methods for steady-state flow
ISO 6953-1, Pneumatic fluid power — Compressed air pressure regulators and filter-regulators — Part 1:
Main characteristics to be included in literature from suppliers and product-marking requirements
ISO 10094-1:2010, Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic pressure control valves — Part 1: Main
characteristics to include in the supplier's literature
1) To be published.
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ISO 10094-2:2010(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5598, ISO 6953-1 and ISO 10094-1
apply.
4 Symbols and units
For the purposes of this document, the symbols and units listed in Table 1 apply.
Table 1 — Symbols and units
Description Symbol SI unit
3 b
Maximum sonic conductance at the inlet C m /(s·Pa) (ANR)
f,max
3 b
Sonic conductance at the exhaust C m /(s·Pa) (ANR)
r
Atmospheric pressure p Pa
atm
b
Reference pressure p Pa
0
a
Total relative pressure at the inlet port p Pa
1
a
Total relative pressure at the outlet port p Pa
2
a
Total relative pressure at the exhaust port p Pa
3
Pressure difference ∆p Pa
Hysteresis H %
Maximal difference of hysteresis ∆p Pa
2,h,max
Linearity L %
Maximal difference of the linearity ∆p Pa
2,l,max
3 b
Volume flow rate at standard reference atmosphere q m /s (ANR)
V
3 b
Maximum volume flow rate at the inlet q m /s (ANR)
V,f,max
3 b
Volume flow rate at the outlet q m /s (ANR)
V,r
Repeatability r —
Reference temperature T K
0
a
Temperature at the inlet port T K
1
a
Temperature at the outlet port T K
2
Electrical control signal for which the regulated pressure increases again w V, mA or numerical signal
start
Electrical control signal for which the regulated pressure no longer evolves w V, mA or numerical signal
stop
Resolution S %
a
In accordance with ISO 11727.
b
The reference atmosphere is defined in lSO 8778, i.e.: T = 293,15 K, p = 100 kPa (1 bar) and a relative humidity of 65 %.
0 0
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ISO 10094-2:2010(E)
5 Test conditions
5.1 Gas supply
Unless otherwise specified, testing shall be conducted with compressed air. If another gas is used, it shall be
noted in the test report.
5.2 Temperature
The ambient, fluid and the component-under-test temperatures shall be maintained at 23 °C ± 10 °C during all
the tests.
5.3 Pressures
5.3.1 General
The specified pressures shall be maintained within ±2 %.
5.3.2 Inlet pressure
The inlet pressure used for testing shall be the lower of the following pressures:
⎯ the maximum regulated pressure, p , plus 200 kPa (2 bar); and
2,max
⎯ the specified maximum inlet pressure, p .
1,max
5.3.3 Test pressures
The preferential test pressures are chosen as approximately equal to 20 %, 40 %, 60 %, 80 % and 100 % of
the maximum of the setting pressure scale.
5.3.4 Checking
It shall be periodically verified that no pressure bleed of measuring instruments is obstructed by solid or liquid
particles.
5.4 Electrical supply
The tests shall be carried out under electrical nominal conditions.
6 Test procedures
6.1 Test conditions
The component under test shall be used according to the manufacturer's application instructions.
6.2 Inlet pressure
During every measurement concerning the static or dynamic tests described in Clauses 7 to 11, the inlet
pressure, p , shall be maintained constant.
1
In the case of the dynamic tests as described in Clause 11, a tank buffer shall be used in order to reduce the
inlet pressure, p , fluctuations, as indicated in Figures 9 and 10.
1
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ISO 10094-2:2010(E)
6.3 Static tests
During every measurement series concerning static tests described in Clauses 7, 8, 9 and 10, as soon as the
steady conditions are reached, every series of results obtained with related specified test conditions shall be
recorded. When these measurements are performed step by step, slowly modify the conditions to prevent
instability.
NOTE 1 Figures 1, 6, 8, 9 and 10 represent typical circuits that do not show the electrical supply circuit necessary to
operate electrically modulated pneumatic valves and that do not contain all the necessary safety devices for protection
against hazards that may be caused by the failure of a component or piping. It is important that those responsible for
conducting the tests take into account the necessity to protect personnel and property.
NOTE 2 The graphic symbols used in Figures 1, 6, 8, 9 and 10 are in accordance with ISO 1219-1.
7 Control signal/pressure static-characteristics test at null forward or relief flow
rate
7.1 Test installation
7.1.1 Test circuit
Figure 1 represents a typical test circuit for the control signal/pressure characterization at null forward or relief
flow rate. For all tests described in 7.2, apply the inlet pressure chosen according to 5.3.2.
Key
1 supply pressure regulator 7 component under test
2 shut-off valve 8 connector with pressure-measuring tap
3 pressure-measuring tube 9 plug
4 inlet temperature T measuring-element 10 regulated pressure p gauge or transducer
1 2
5 inlet pressure p gauge or transducer 11 signal generator
1
6 upstream transition connector 12 X-Y recorder
Figure 1 — Typical test circuit for control signal/pressure characterization
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ISO 10094-2:2010(E)
7.1.2 Pressure measurement
The inlet pressure sensor is installed on a pressure-measuring tube in accordance with ISO 6358-1. The
regulated pressure sensor is an external measurement sensor, even if the component under test has an
internal pressure sensor. The connector 8 which measures the regulated pressure in Figure 1, is plugged to
guarantee a null operating flow rate. The length (volume) of this connector shall be as short (small) as
possible.
7.2 Test procedures
7.2.1 Control signal/pressure static characteristics test
Using a signal generator to create a triangular signal to explore the control signal full-scale (0 % to 100 %),
record the electrical control signal, w, in the X-axis and the regulated pressure, p , in the Y-axis of a recorder
2
so as to obtain a hysteresis curve.
The triangular electrical control signal shall evolve with a sufficiently low ramp speed so as to avoid dynamic
effects and influence the regulated pressure measurements: 0,5 % of full scale per second is the
recommended ramp speed.
7.2.2 Minimum regulated pressure test
Leave the component under test pressurized with the minimum control signal (0 %) at rest for at least 5 min.
From the minimal electrical control signal (0 %), measure the regulated pressure, p for the following control
2
signal values which allow to point out what is happening around this minimal signal:
⎯ 0 %, 0,5 %, 1 % of the control signal full-scale;
⎯ then every 1 % up to 5 % of the control signal full-scale.
Every measurement is made after a rest time of 10 s at each stage. The measurements shall always be made
by increasing the control signal.
7.2.3 Resolution test
7.2.3.1 From the minimal electrical control signal (0 %), gradually modify the electrical control signal
value by increasing values only, until reaching the value corresponding to 15 % of the regulated pressure full-
scale.
7.2.3.2 Note this electrical control signal value w and record the pressure evolution as a function of
stop
the electrical signal.
7.2.3.3 Maintain this state more than 10 s and gradually re-increase the input signal. Then note the
electrical control signal, w , for which the regulated pressure, p , starts re-increasing.
start 2
7.2.3.4 Repeat the operations described in 7.2.3.2 and 7.2.3.3 for the electrical control signal values
corresponding to 50 % and 85 % of the regulated pressure full-scale. Gradually modify the control signal, by
increasing values only, until reaching these values.
7.2.4 Repeatability test
Using a signal generator to create a square signal between 0 % and 50 % of the electrical control signal full-
scale, record the regulated pressure, p , as a function of time for at least 20 periods.
2
The frequency of the electrical control signal shall be sufficiently low so as to have a good stabilization of the
regulated pressure at 0 % and 50 % of the electrical control signal full-scale.
At each period indicated by the index j = 1, … , 20, when the regulated pressure is stabilized for 50 % of the
electrical control signal full-scale, note the corresponding regulated pressure, p .
2
j
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ISO 10094-2:2010(E)
7.3 Calculation of characteristics
7.3.1 Characteristic curve
For each value of the control signal, calculate the mean value of the two corresponding pressures measured
according to the procedure described in 7.2.1, respectively with an increasing and a decreasing control signal.
Plot the mean pressure curve as a function of the control signal as represented in Figure 2.
The characteristic line is the straight line passing by the mean regulated pressure values of 5 % and 95 % of
the regulated pressure full-scale according to Figure 2.
The offset of the straight line shall be determined by the intersection of the straight line with the abscissa axis
(regulated pressure, p , equal to 0 kPa) as shown in Figure 5.
2
The slope and the offset of the straight line shall be indicated on the graph, as represented in Figure 2.
Key
a
X electrical control signal, % Offset.
b
Y regulated pressure p , in kPa Slope.
2
c
p
2, max.
d
1 characteristic line 95 % of p
2, max.
e
2 mean pressure curve 5 % of p
2, max.
Figure 2 — Determination of the characteristic curve
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ISO 10094-2:2010(E)
7.3.2 Linearity
For each control signal value corresponding to regulated pressure value between 5 % and 95 % of the
regulated pressure full-scale, calculate, in absolute value, the difference between the mean regulated
pressure value calculated in 7.3.1 and the corresponding value on the characteristic straight line plotted in
7.3.1.
Determine the maximal difference, ∆p , according to Figure 3, and calculate the linearity value, ∆p ,
2,l,max l
expressed as a percentage of the regulated pressure full-scale using Equation (1):
∆p
2,l,max
∆=p × 100 (1)
l
p
2,max
Key
a
X electrical control signal, % 1 characteristic line p
2, max.
b
Y regulated pressure p , in kPa 2 mean pressure curve 95 % of p
2 2, max.
c
5 % of p
2, max.
Figure 3 — Representation of the maximal scattering of linearity
7.3.3 Control signal/pressure hysteresis
For each control signal value corresponding to regulated pressure value between 5 % and 95 % of the
regulated pressure full-scale, calculate in absolute value, the difference between the regulated pressure
values p measured respectively with an increasing and a decreasing control signal. These values are
2
obtained according to the procedure described in 7.2.1.
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ISO 10094-2:2010(E)
, according to Figure 4. Calculate the hysteresis characteristic
Determine the maximal difference, ∆p
2,h,max
value, ∆p , evaluating this difference in percentage of the regulated pressure full-scale according to equation:
h
∆p
2,h,max
∆=p × 100 (2)
h
p
2,max
Key
a
X electrical control signal, % 1 characteristic line measured with increasing signal p
2, max.
b
Y regulated pressure p , in kPa 2 characteristic line measured with decreasing signal 95 % of p
2 2, max.
c
5 % of p
2, max.
Figure 4 — Representation of the maximal scattering of hysteresis difference
7.3.4 Minimum regulated pressure
With the data measured according to the procedure described in 7.2.2, determine the pressure at the first
point which is within the allowable limits of linearity of the control signal/pressure characteristic curve, as
shown in Figure 5.
This regulated pressure value, expressed as a percentage of the regulated pressure full-scale, corresponds to
the minimum regulated pressure value.
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ISO 10094-2:2010(E)
Key
a
X electrical control signal, % Offset.
b
Y regulated pressure p , in kPa Minimum regulated pressure.
2
1 characteristic line
Figure 5 — Graphic determination of the minimum regulated pressure value and of the offset
7.3.5 Resolution
7.3.5.1 For each of the three tests done according to 7.2.3, for electrical control signal values
corresponding to 15 %, 50 % and 85 % of the regulated pressure full-scale, calculate the corresponding
resolution, expressed as a percentage of the control signal full-scale, using Equation (3):
ww−
start stop
S=× 100 (3)
ww−
max min
7.3.5.2 Calculate the resolution by taking the maximal value of the three values obtained in 7.3.5.1.
7.3.6 Repeatability
Using the stabilized regulated pressures values, P , obtained according to the procedure described in 7.2.4,
2,j
calculate the repeatability value, r, expressed as a percentage of the regulated pressure full-scale, using
Equation (4):
pp−
2,jj,max 2, ,min
r=× 100 (4)
p
2,max
© ISO 2010 – All rights reserved 9
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ISO 10094-2:2010(E)
8 Flow/pressure static characteristics test
8.1 Test circuit for flow rate measurement
A suitable test circuit, as shown in Figure 6, shall be used for measuring forward or relief flow rates. This test
circuit combines
a) the in-line test circuit, as described in ISO 6358-1 for characterizing, in steady state conditions, the
components with upstream and downstream pressure-measuring connectors (used for forward flow rate
measurements), and
b) the exhaust-to-atmosphere test circuit, as described in ISO 6358-1 for characterizing, in steady state
conditions, the components exhausting directly to atmosphere (used for relief flow rate measurements).
This test circuit shall be used for
⎯ the flow-pressure static characteristics measurements, and
⎯ the pressure regulation characteristics measurements.
Key
1 inlet shut-off valve 10 regulated pressure, p , gauge or transducer
2
2 inlet pressure regulator 11, 16 solenoid valves
3, 9 pressure-measuring tubes 12 forward flow meter
4 inlet temperature, T , measuring-element 13 flow control valve (for forward flow rates)
1
5 inlet pressure, p , gauge or transducer 14 pressure regulator (for relief flow rates)
1
6, 8 transition connectors 15 relief flow meter
7 component under test 17 temperature, T , measuring-element (for relief flow rates)
2
NOTE If the component under test already operates with an external sensor, place it at the same place as the
regulated pressure sensor.
Figure 6 — Test circuit for flow rate/pressure characterization and pressure regulation
10 © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 10094-2:2010(E)
8.2 General requirements
8.2.1 The component under test shall be located in the test circuit so as to connect its inlet port to the
upstream transition connector and pressure-measuring tube, and its exhaust port to the atmosphere. Its outlet
port is connected to a transition connector and a pressure-measuring tube enabling to measure the regulated
pressure, p .
2
8.2.2 Pressure-measuring tubes and transition connectors shall be in accordance with ISO 6358-1.
8.2.3 Components 1 to 6 in Figure 6 correspond to the upstream part of the test circuit used for forward flow
rates measurements. These components shall be also used for relief flow rate measurements as the inlet port
of the component under test shall be connected to the supply circuit, following the normal use of the
component.
8.2.4 Components 8 to 13 in Figure 6 correspond to the downstream part of the test circuit used for forward
flow rates measurements.
8.2.5 The sonic conductances of the pressure regulator and of the solenoid valve 11 should be at least
twice the forward sonic conductance of the component under test.
8.2.6 Components 8, 9, 10, 14, 15, 16 et 17 in Figure 6 correspond to the upstream part of the test circuit
used for relief flow rate measurements.
8.2.7 The sonic conductances of the pressure regulator and of the solenoid valve 16 should be at least
twice the relief sonic conductance
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10094-2
Première édition
2010-10-15
Transmissions pneumatiques —
Appareils électropneumatiques
de distribution à commande continue
de pression —
Partie 2:
Méthodes d'essai pour déterminer
les principales caractéristiques à inclure
dans la documentation des fournisseurs
Pneumatic fluid power — Electro-pneumatic pressure control valves —
Part 2: Test methods to determine main characteristics to include
in the supplier's literature
Numéro de référence
ISO 10094-2:2010(F)
©
ISO 2010
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 10094-2:2010(F)
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ii © ISO 2010 – Tous droits réservés
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ISO 10094-2:2010(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.2
3 Termes et définitions .2
4 Symboles et unités.3
5 Conditions d'essai.4
5.1 Alimentation en gaz.4
5.2 Températures.4
5.3 Pressions.4
5.4 Alimentation électrique.4
6 Modes opératoires d'essai .4
6.1 Conditions d'essai.4
6.2 Pression d'alimentation .4
6.3 Essais statiques .5
7 Essai relatif aux caractéristiques statiques de pression/signal de commande à débit
d'alimentation ou d'échappement nul .5
7.1 Installation d'essai.5
7.2 Modes opératoires d'essai .6
7.3 Calcul des caractéristiques.7
8 Essai relatif aux caractéristiques statiques de débit-pression .11
8.1 Circuit d'essai pour le mesurage du débit.11
8.2 Exigences générales.12
8.3 Modes opératoires d'essai .12
8.4 Calcul des caractéristiques.13
9 Essai des caractéristiques de régulation de pression .15
9.1 Circuit d'essai .15
9.2 Mode opératoire d'essai .15
10 Essai relatif à la caractéristique de fuite à débit d'alimentation ou d'échappement nul.16
10.1 Circuit d'essai .16
10.2 Mode opératoire d'essai .16
10.3 Calcul de la caractéristique.17
11 Caractéristiques dynamiques .17
11.1 Réponses indicielles.17
11.2 Réponses en fréquence.21
12 Présentation des résultats d'essai .23
12.1 Généralités .23
12.2 Caractéristiques statiques de signal de commande/pression .23
12.3 Caractéristiques de débit/pression .23
12.4 Caractéristiques de régulation de pression .23
12.5 Caractéristique de fuite.23
12.6 Caractéristiques dynamiques .24
Annexe A (informative) Méthodes de calcul du gain et du déphasage .25
Bibliographie.29
© ISO 2010 – Tous droits réservés iii
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ISO 10094-2:2010(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 10094-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 131, Transmissions hydrauliques et
pneumatiques, sous-comité SC 5, Appareils de régulation et de distribution et leurs composants.
L'ISO 10094 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Transmissions pneumatiques —
Appareils électropneumatiques de distribution à commande continue de pression:
⎯ Partie 1: Principales caractéristiques à inclure dans la documentation des fournisseurs
⎯ Partie 2: Méthodes d'essai pour déterminer les principales caractéristiques à inclure dans la
documentation des fournisseurs
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ISO 10094-2:2010(F)
Introduction
Dans les systèmes de transmissions pneumatiques, l'énergie est transmise et contrôlée par l'intermédiaire
d'un gaz sous pression circulant dans un circuit.
Lorsqu'il est nécessaire de suivre précisément une consigne de pression variable ou lorsqu'une régulation
précise de la pression est requise, des appareils électropneumatiques de distribution à commande continue
de pression peuvent être utilisés.
Ces appareils de distribution à commande continue de pression modulent en continu l'énergie pneumatique
d'un système en réponse à un signal de commande électrique continu et font correspondre à chaque valeur
du signal de commande électrique une valeur de pression proportionnelle.
Il est donc nécessaire de connaître certaines caractéristiques de performance de ces appareils
électropneumatiques de distribution à commande continue de pression afin de déterminer s'ils conviennent
pour une application particulière.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10094-2:2010(F)
Transmissions pneumatiques — Appareils
électropneumatiques de distribution à commande continue
de pression —
Partie 2:
Méthodes d'essai pour déterminer les principales
caractéristiques à inclure dans la documentation
des fournisseurs
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10094 spécifie les modes opératoires d'essai et donne une méthode de
présentation des résultats relatifs aux paramètres qui définissent les principales caractéristiques à inclure
dans la documentation des fournisseurs d'appareils électropneumatiques de distribution à commande
continue de pression conformes à l'ISO 10094-1.
La présente partie de l'ISO 10094 a pour but
⎯ de faciliter la comparaison en normalisant les méthodes d'essai et la présentation des résultats d'essais, et
⎯ d'apporter une aide afin que ces composants soient correctement utilisés dans les systèmes d'air
comprimé.
Les essais spécifiés ont pour but de permettre la comparaison entre les différents types d'appareils de
distribution à commande continue de pression; il ne s'agit en aucun cas d'essais de production à effectuer
pour chaque produit fabriqué.
NOTE 1 Les essais concernant les appareils pneumatiques de distribution à commande continue de pression qui ne
sont pas modulés électriquement sont spécifiés dans l'ISO 6953-2.
NOTE 2 Les essais concernant les distributeurs électropneumatiques à commande continue de débit sont spécifiés
dans l'ISO 10041-2.
NOTE 3 Les essais décrits dans la présente partie de l'ISO 10094 sont réalisés sur des composants ayant un orifice
d'échappement vers l'atmosphère.
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ISO 10094-2:2010(F)
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 5598, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Vocabulaire
1)
ISO 6358-1 , Transmissions pneumatiques — Détermination des caractéristiques de débit des compo-
sants — Partie 1: Règles générales et méthodes d'essai en régime stationnaire
ISO 6953-1, Transmissions pneumatiques — Régulateurs de pression et filtre-régulateurs pour air
comprimé — Partie 1: Principales caractéristiques à inclure dans la documentation des fournisseurs et
exigences de marquage du produit
ISO 10094-1:2010, Transmissions pneumatiques — Appareils électropneumatiques de distribution à
commande continue de pression — Partie 1: Principales caractéristiques à inclure dans la documentation des
fournisseurs
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 5598, l'ISO 6953-1 et
l'ISO 10094-1 s'appliquent.
1) À publier.
2 © ISO 2010 – Tous droits réservés
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ISO 10094-2:2010(F)
4 Symboles et unités
Pour les besoins du présent document, les symboles et unités figurant dans le Tableau 1 s'appliquent.
Tableau 1 — Symboles et unités
Description Symbole Unité SI
b
3
Conductance sonique maximale à l'alimentation C m /(s·Pa) (ANR)
f,max
3 b
Conductance sonique à l'échappement C m /(s·Pa) (ANR)
r
Pression atmosphérique p Pa
atm
b
Pression de référence p Pa
0
a
Pression relative totale à l'orifice d'alimentation p Pa
1
a
Pression relative totale à l'orifice d'utilisation p Pa
2
a
Pression relative totale à l'orifice d'échappement p Pa
3
Différence de pression ∆p Pa
Hystérésis H %
Écart maximal d'hystérésis ∆p Pa
2,h,max
Linéarité L %
Écart maximal de linéarité ∆p Pa
2,l,max
3 b
Débit volumique à l'atmosphère normale de référence q m /s (ANR)
V
3 b
Débit volumique maximal à l'alimentation q m /s (ANR)
V,f,max
3 b
Débit volumique à l'échappement q m /s (ANR)
V,r
Répétabilité r —
b
Température de référence T K
0
a
Température à l'orifice d'alimentation T K
1
a
Température à l'orifice d'utilisation T K
2
Signal de commande électrique pour lequel la pression régulée augmente de
w V, mA ou signal numérique
start
nouveau
Signal de commande électrique pour lequel la pression régulée n'évolue plus w V, mA ou signal numérique
stop
Résolution S %
a
Selon l'ISO 11727.
b
L'atmosphère de référence est définie dans l'ISO 8778, c'est-à-dire: T = 293,15 K, p = 100 kPa (1 bar) et humidité relative
0 0
de 65 %.
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ISO 10094-2:2010(F)
5 Conditions d'essai
5.1 Alimentation en gaz
Sauf spécification contraire, les essais doivent être effectués avec de l'air comprimé. Si un autre gaz est
utilisé, il doit être mentionné dans le rapport d'essai.
5.2 Températures
La température ambiante, la température du fluide et la température du composant soumis à essai doivent
être maintenues à 23 °C ± 10 °C pendant tous les essais.
5.3 Pressions
5.3.1 Généralités
Les pressions spécifiées doivent être maintenues à ±2 % près.
5.3.2 Pression d'alimentation
La pression d'alimentation utilisée pour les essais doit être la plus faible des deux pressions suivantes:
⎯ la pression régulée maximale, p , augmentée de 200 kPa (2 bar);
2,max
⎯ la pression maximale d'alimentation, p , spécifiée.
1,max
5.3.3 Pressions d'essai
Les pressions d'essai préférentielles sont choisies comme étant approximativement égales à 20 %, 40 %,
60 %, 80 % et 100 % de la valeur maximale de la plage des pressions régulées.
5.3.4 Vérification
Il est nécessaire de vérifier périodiquement qu'aucun orifice de purge des instruments de mesure n'est
obstrué par des particules solides ou liquides.
5.4 Alimentation électrique
Les essais doivent être effectués dans les conditions électriques nominales.
6 Modes opératoires d'essai
6.1 Conditions d'essai
Le composant soumis à essai doit être utilisé conformément aux instructions d'application du fabricant.
6.2 Pression d'alimentation
Pour chaque série de mesurages concernant les essais statiques ou dynamiques décrits dans les
Articles 7 à 11, la pression d'alimentation, p , doit être maintenue constante.
1
Dans le cas des essais dynamiques décrits dans l'Article 11, un réservoir tampon doit être utilisé afin de
réduire les fluctuations de la pression d'alimentation, p , comme indiqué aux Figures 9 et 10.
1
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ISO 10094-2:2010(F)
6.3 Essais statiques
Durant chaque série de mesurages concernant les essais statiques décrits dans les Articles 7 à 10, dès que
des conditions de régime stationnaire sont atteintes, chaque série de mesures obtenue selon les modalités
d'essai spécifiées correspondantes doit être enregistrée. Lorsque ces mesurages sont effectués pas-à-pas,
modifier lentement les conditions d'essai afin d'éviter toute instabilité.
NOTE 1 Les Figures 1, 6, 8, 9 et 10 représentent des circuits types qui ne montrent pas le circuit d'alimentation
électrique nécessaire au fonctionnement des appareils de distribution pneumatiques modulés électriquement et qui ne
contiennent pas tous les dispositifs de sécurité nécessaires à la protection contre les phénomènes dangereux pouvant
être engendrés par la défaillance d'un composant ou d'une tuyauterie. Il est important que les personnes chargées de
mener les essais tiennent compte de la nécessité de protéger le personnel et les biens.
NOTE 2 Les symboles graphiques utilisés dans les Figures 1, 6, 8, 9 et 10 sont conformes à l'ISO 1219-1.
7 Essai relatif aux caractéristiques statiques de pression/signal de commande à
débit d'alimentation ou d'échappement nul
7.1 Installation d'essai
7.1.1 Circuit d'essai
La Figure 1 représente un circuit d'essai type pour la caractérisation pression/signal de commande à débit
d'alimentation ou d'échappement nul. Pour tous les essais décrits en 7.2, appliquer la pression d'alimentation
choisie conformément à 5.3.2.
Légende
1 régulateur de pression d'alimentation 7 composant soumis à essai
2 robinet d'isolement 8 connecteur avec prise de mesure de pression
3 tube de mesure de pression 9 bouchon
4 capteur de température d'alimentation, T 10 manomètre ou capteur de pression régulée, p
1 2
5 manomètre ou capteur de pression d'alimentation, p 11 générateur de signaux
1
6 connecteur de transition 12 enregistreur X-Y
Figure 1 — Circuit d'essai type pour la caractérisation pression/signal de commande
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ISO 10094-2:2010(F)
7.1.2 Mesurage de la pression
Le capteur de pression d'alimentation est monté sur un tube de mesure de pression conformément à
l'ISO 6358-1. Le capteur de pression régulée est un capteur de mesure externe, même si le composant
soumis à essai comporte un capteur de pression interne. Le connecteur 8 de la Figure 1 qui permet de
mesurer la pression régulée est obturé de façon à garantir un débit nul. La longueur (le volume) de ce
connecteur doit être aussi courte (petit) que possible.
7.2 Modes opératoires d'essai
7.2.1 Essai relatif aux caractéristiques de pression/signal de commande
En utilisant un générateur de signaux pour produire un signal triangulaire permettant d'explorer toute la plage
de variation du signal de commande (0 % à 100 %), enregistrer le signal de commande électrique, w, sur
l'axe X et la pression régulée, p , sur l'axe Y d'un enregistreur de manière à obtenir une courbe d'hystérésis.
2
Le signal de commande électrique triangulaire doit évoluer avec une vitesse de variation suffisamment faible
pour éviter tous les effets dynamiques qui pourraient avoir une influence sur les mesures de pression régulée;
la vitesse de variation recommandée est de 0,5 % de la plage de réglage par seconde.
7.2.2 Essai relatif à la pression régulée minimale
Laisser au repos pendant au moins 5 min le composant soumis à essai, sous pression, et au signal de
commande minimal (0 %).
À partir du signal de commande électrique minimal (0 %), mesurer la pression régulée, p , pour les valeurs
2
suivantes du signal de commande qui permettent de mettre en évidence ce qui se passe au voisinage de ce
signal minimal:
⎯ 0 %, 0,5 % et 1 % de la plage de variation du signal de commande;
⎯ puis tous les multiples de 1 % jusqu'à 5 % de la plage de variation du signal de commande.
Chaque mesurage est effectué après une période de repos de 10 s à chaque étape. Les mesurages doivent
toujours être réalisés en augmentant le signal de commande.
7.2.3 Essai relatif à la résolution
7.2.3.1 À partir du signal de commande électrique minimal (0 %), modifier progressivement la valeur du
signal de commande électrique par valeurs croissantes uniquement, jusqu'à atteindre la valeur correspondant
à 15 % de la plage de variation de la pression régulée.
7.2.3.2 Noter cette valeur du signal de commande électrique, w , et enregistrer l'évolution de la
stop
pression en fonction du signal électrique.
7.2.3.3 Maintenir cet état pendant plus de 10 s et augmenter de nouveau progressivement le signal de
commande. Noter ensuite le signal de commande électrique, w , pour lequel la pression régulée, p ,
start 2
commence à augmenter de nouveau.
7.2.3.4 Répéter les opérations décrites en 7.2.3.2 et en 7.2.3.3 pour les valeurs du signal de commande
électrique correspondant à 50 % et 85 % de la pression régulée à pleine échelle. Modifier progressivement le
signal de commande, par valeurs croissantes uniquement, jusqu'à atteindre ces valeurs.
7.2.4 Essai de répétabilité
En utilisant un générateur de signaux pour produire un signal carré entre 0 % et 50 % de la plage de réglage
du signal de commande électrique, enregistrer la pression régulée, p , en fonction du temps pendant au
2
moins 20 périodes.
La fréquence du signal de commande électrique doit être suffisamment faible de manière à obtenir une bonne
stabilisation de la pression régulée à 0 % et à 50 % du signal de commande électrique à pleine échelle.
À chaque période indiquée par l'indice j = 1, …. , 20, lorsque la pression régulée est stabilisée pour 50 % du
signal de commande électrique à pleine échelle, noter la pression régulée correspondante, p .
2,j
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ISO 10094-2:2010(F)
7.3 Calcul des caractéristiques
7.3.1 Droite caractéristique
Pour chaque valeur du signal de commande, w, calculer la valeur moyenne des deux pressions
correspondantes mesurées conformément au mode opératoire décrit en 7.2.1, avec un signal de commande
respectivement croissant et décroissant.
Tracer la droite de pression moyenne en fonction du signal de commande, telle que représentée à la Figure 2.
La droite caractéristique est celle qui passe par les valeurs moyennes de pression régulée de 5 % et de 95 %
de la plage de la pression régulée, conformément à la Figure 2.
Le décalage de la droite doit être déterminé par l'intersection de la droite avec l'axe des abscisses (pression
régulée, p , égale à 0 kPa) comme représenté à la Figure 5.
2
La pente et le décalage de la droite doivent être indiqués sur le graphique, comme représenté à la Figure 2.
Légende
a
X signal de commande électrique, % Décalage.
b
Y pression régulée, p , en kPa Pente.
2
c
1 droite caractéristique p
2, max.
d
2 courbe de pression moyenne 95 % de p
2, max.
e
5 % de p
2, max.
Figure 2 — Détermination de la droite caractéristique
7.3.2 Linéarité
Pour chaque valeur du signal de commande correspondant à une valeur de la pression régulée comprise
entre 5 % et 95 % de la plage de la pression régulée, calculer, en valeur absolue, l'écart entre la valeur
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ISO 10094-2:2010(F)
moyenne de la pression régulée calculée en 7.3.1 et la valeur correspondante sur la droite caractéristique
tracée en 7.3.1.
Déterminer l'écart maximal, ∆p , conformément à la Figure 3 et calculer la valeur de linéarité, ∆p ,
2,l,max l
exprimée en pourcentage de la plage de la pression régulée à l'aide de l'Équation (1):
∆p
2,l,max
∆=p × 100 (1)
l
p
2,max
Légende
a
X signal de commande électrique, en % p
2, max.
b
Y pression régulée, p , en kPa 95 % de p
2 2, max.
c
1 droite caractéristique 5 % de p
2, max.
2 courbe de pression moyenne
Figure 3 — Représentation de l'écart maximal de linéarité
7.3.3 Hystérésis signal de commande/pression
Pour chaque valeur du signal de commande correspondant à une valeur de la pression régulée comprise
entre 5 % et 95 % de la plage de la pression régulée, calculer, en valeur absolue, l'écart entre les valeurs de
la pression régulée, p , mesurées respectivement avec un signal de commande croissant et un signal de
2
commande décroissant. Ces valeurs sont obtenues conformément au mode opératoire décrit en 7.2.1.
8 © ISO 2010 – Tous droits réservés
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ISO 10094-2:2010(F)
Déterminer l'écart maximal, ∆p , conformément à la Figure 4. Calculer la valeur caractéristique
2,h,max
d'hystérésis, ∆p , en évaluant cet écart en pourcentage de la plage de la pression régulée selon
h
l'Équation (2):
∆p
2,h,max
∆=p × 100 (2)
h
p
2,max
Légende
a
X signal de commande électrique, en % p
2, max.
b
Y pression régulée, p , en kPa 95 % de p
2 2, max.
c
1 courbe caractéristique mesurée avec un signal croissant 5 % de p
2, max.
2 courbe caractéristique mesurée avec un signal décroissant
Figure 4 — Représentation de l'écart maximal d'hystérésis
7.3.4 Pression régulée minimale
À l'aide des données mesurées conformément au mode opératoire décrit en 7.2.2, déterminer la pression au
niveau du premier point qui est dans la limite de linéarité de la droite caractéristique signal de
commande/pression, telle que représentée à la Figure 5.
Cette valeur de pression régulée, exprimée en pourcentage de la plage de la pression régulée, correspond à
la valeur minimale de la pression régulée.
© ISO 2010 – Tous droits réservés 9
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ISO 10094-2:2010(F)
Légende
a
X signal de commande électrique, % Décalage.
b
Y pression régulée, p , kPa Pression régulée minimale.
2
1 droite caractéristique
Figure 5 — Détermination graphique de la valeur de la pression régulée minimale et du décalage
7.3.5 Résolution
7.3.5.1 Pour chacun des trois essais réalisés conformément à 7.2.3, pour les valeurs du signal de
commande électrique correspondant à 15 %, 50 % et 85 % de la plage de la pression régulée, calculer la
résolution correspondante, exprimée en pourcentage de la plage du signal de commande, à l'aide de
l'Équation (3):
ww−
start stop
S=× 100 (3)
ww−
max min
7.3.5.2 Calculer la résolution en prenant la valeur maximale des trois valeurs obtenues en 7.3.5.1.
7.3.6 Répétabilité
En utilisant les valeurs des pressions régulées stabilisées, p , obtenues conformément au mode opératoire
2,j
décrit en 7.2.4, calculer la valeur de répétabilité, r, exprimée en pourcentage de la plage de la pression
régulée, à l'aide de l'Équation (4):
pp−
2,jj,max 2, ,min
r=× 100 (4)
p
2,max
10 © ISO 2010 – Tous droits réservés
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ISO 10094-2:2010(F)
8 Essai relatif aux caractéristiques statiques de débit-pression
8.1 Circuit d'essai pour le mesurage du débit
Un circuit d'essai approprié, tel que représenté à la Figure 6, doit être utilisé pour mesurer les débits
d'alimentation ou d'échappement. Ce circuit d'essai combine
a) le circuit d'essai en l
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.