بسیاری از مهندسان با چالش نیاز به کارکردن شیرهای برقی 24VAC زمانی که فقط منبع تغذیه DC در دسترس است، مواجه هستند. در حالی که این یک مسئله سازگاری به نظر می رسد، تنظیم ولتاژ مناسب و طراحی مدار می تواند عملکرد قابل اطمینان شیرهای AC را در محیط های DC فعال کند. این مقاله روش های عملی برای راه اندازی شیرهای برقی 24VAC با توان DC، از جمله انتخاب ولتاژ و استراتژی های بهینه سازی عملکرد را بررسی می کند.

درک چالش

در سیستم های کنترل خودکار، شیرهای برقی نقش مهمی در کاربردهای کنترل سیال ایفا می کنند. انواع 24VAC به ویژه به دلیل پایداری و قابلیت اطمینان خود ارزشمند هستند. با این حال، اغلب موقعیت هایی پیش می آید که فقط منابع تغذیه DC در دسترس هستند و این یک معضل عملیاتی ایجاد می کند.

مطالعه موردی: پیاده سازی سیستم کنترل آب

یک توسعه دهنده به نام سیریل با این چالش در هنگام ساخت یک کنترل کننده آب چهار کاناله با استفاده از یک میکروکنترلر ESP32 برای مدیریت شیرهای برقی RainBird 100-DV-A مواجه شد. پس از تکمیل برنامه نویسی کنترل، او با مشکل سازگاری برق مواجه شد: شیرها به 24VAC نیاز داشتند در حالی که سیستم او فقط برق DC ارائه می داد. تحقیقات نشان داد که کاهش ولتاژ ممکن است عملکرد DC را فعال کند، اما پارامترهای خاصی نامشخص باقی ماند.

اصول فنی

شیرهای برقی از طریق القای الکترومغناطیسی کار می کنند. یک سیم پیچ انرژی دار یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که یک پیستون را برای کنترل جریان سیال حرکت می دهد. شیرهای برقی AC هم مقاومت و هم راکتانس القایی را نشان می دهند، در حالی که مدارهای DC فقط مقاومت را تجربه می کنند. مشخصات RainBird 100-DV-A شامل موارد زیر است:

• ولتاژ نامی: 24VAC، 50/60Hz
• جریان هجومی: 0.450A
• جریان نگهدارنده: 0.25A
• مقاومت سیم پیچ: 38Ω

روش تبدیل ولتاژ

در حالی که قانون اهم محاسبات نظری را ارائه می دهد، پیاده سازی در دنیای واقعی نیاز به تنظیمات تجربی دارد. گزارش های میدانی عملکرد موفقیت آمیز را در 9VDC نشان می دهد، اگرچه الزامات برق نشان می دهد که ممکن است ولتاژهای بالاتر ضروری باشد. محاسبه توان نگهدارنده (P=VI) 6W (24V × 0.25A) را به دست می دهد. برای عملکرد 12VDC، این به 0.5A جریان مصرفی تبدیل می شود.

پروتکل پیاده سازی

یک روش آزمایشی توصیه شده شامل موارد زیر است:

1. انتخاب منبع تغذیه DC قابل تنظیم (حداقل ظرفیت 12V/0.5A)
2. افزایش تدریجی ولتاژ از 6 ولت در حالی که پاسخ شیر را نظارت می کنید
3. مشاهده ویژگی های عملیاتی (سرعت فعال سازی، نویز صوتی، دما)
4. مستندسازی پارامترهای ولتاژ بهینه
5. انجام آزمایش های قابلیت اطمینان گسترده

نکات ایمنی

اقدامات ایمنی حیاتی شامل موارد زیر است:

• استفاده از منابع تغذیه با کیفیت بالا
• حفظ قطبیت مناسب
• نظارت بر شرایط حرارتی
• پیاده سازی دیودهای محافظ

طراحی مدار کنترل

ماژول های رله به عنوان رابط های ضروری بین کنترلرهای ولتاژ پایین و شیرهای برقی با قدرت بالا عمل می کنند. معیارهای انتخاب باید شامل موارد زیر باشد:

• رتبه بندی ولتاژ/جریان کافی
• سازگاری سیگنال کنترل
• ایزولاسیون الکتریکی

تکنیک های کنترل پیشرفته

مدولاسیون عرض پالس (PWM) قابلیت های کنترلی پیشرفته ای را ارائه می دهد، از جمله:

• تنظیم دقیق جریان
• کاهش مصرف برق
• افزایش طول عمر اجزا

میکروکنترلرهای ESP32 دارای عملکرد PWM یکپارچه هستند که الگوریتم های کنترل پیچیده را از طریق چرخه های وظیفه قابل برنامه ریزی فعال می کنند.

نتیجه

عملکرد DC شیرهای برقی 24VAC یک راه حل مناسب است که در صورت رعایت روش های مهندسی مناسب. توصیه های کلیدی شامل تعیین ولتاژ تجربی، پروتکل های آزمایش کامل و اقدامات ایمنی مناسب است. این روش ها ادغام سیستم قابل اطمینان را بدون نیاز به زیرساخت برق AC فعال می کنند.