Muitos engenheiros enfrentam o desafio de precisar operar válvulas solenoides de 24VAC quando apenas fontes de alimentação DC estão disponíveis. Embora isso pareça ser um problema de compatibilidade, o ajuste adequado da tensão e o projeto do circuito podem permitir a operação confiável de válvulas AC em ambientes DC. Este artigo explora métodos práticos para acionar solenoides de 24VAC com energia DC, incluindo a seleção de tensão e estratégias de otimização de desempenho.

Compreendendo o Desafio

Em sistemas de controle automatizados, as válvulas solenoides desempenham um papel fundamental em aplicações de controle de fluidos. As variantes de 24VAC são particularmente valorizadas por sua estabilidade e confiabilidade. No entanto, situações surgem frequentemente em que apenas fontes de alimentação DC são acessíveis, criando um dilema operacional.

Estudo de Caso: Implementação do Sistema de Controle de Água

Um desenvolvedor chamado Cyryl encontrou esse desafio ao construir um controlador de água de quatro canais usando um microcontrolador ESP32 para gerenciar válvulas solenoides RainBird 100-DV-A. Tendo concluído a programação de controle, ele enfrentou o problema de compatibilidade de energia: as válvulas exigiam 24VAC, enquanto seu sistema oferecia apenas energia DC. Pesquisas sugeriram que a redução de tensão poderia permitir a operação DC, mas parâmetros específicos permaneceram obscuros.

Fundamentos Técnicos

As válvulas solenoides operam por meio de indução eletromagnética. Uma bobina energizada gera um campo magnético que move um êmbolo para controlar o fluxo de fluido. Os solenoides AC apresentam resistência e reatância indutiva, enquanto os circuitos DC experimentam apenas resistência. As especificações da RainBird 100-DV-A incluem:

• Tensão nominal: 24VAC, 50/60Hz
• Corrente de irrupção: 0,450A
• Corrente de manutenção: 0,25A
• Resistência da bobina: 38Ω

Metodologia de Conversão de Tensão

Embora a Lei de Ohm forneça cálculos teóricos, a implementação no mundo real requer ajustes empíricos. Relatórios de campo indicam operação bem-sucedida a 9VDC, embora os requisitos de energia sugiram que tensões mais altas podem ser necessárias. O cálculo da potência de manutenção (P=VI) produz 6W (24V × 0,25A). Para operação a 12VDC, isso se traduz em um consumo de corrente de 0,5A.

Protocolo de Implementação

Um procedimento de teste recomendado envolve:

1. Selecionar uma fonte de alimentação DC ajustável (capacidade mínima de 12V/0,5A)
2. Aumentar gradualmente a tensão a partir de 6V enquanto monitora a resposta da válvula
3. Observar as características operacionais (velocidade de ativação, ruído audível, temperatura)
4. Documentar os parâmetros de tensão ideais
5. Conduzir testes de confiabilidade estendidos

Considerações de Segurança

As medidas de segurança críticas incluem:

• Usar fontes de alimentação de alta qualidade
• Manter a polaridade correta
• Monitorar as condições térmicas
• Implementar diodos de proteção

Projeto do Circuito de Controle

Os módulos de relé servem como interfaces essenciais entre controladores de baixa tensão e solenoides de alta potência. Os critérios de seleção devem incluir:

• Classificações adequadas de tensão/corrente
• Compatibilidade do sinal de controle
• Isolamento elétrico

Técnicas de Controle Avançadas

A modulação por largura de pulso (PWM) oferece recursos de controle aprimorados, incluindo:

• Regulação precisa do fluxo
• Consumo de energia reduzido
• Vida útil prolongada dos componentes

Os microcontroladores ESP32 apresentam funcionalidade PWM integrada, permitindo algoritmos de controle sofisticados por meio de ciclos de trabalho programáveis.

Conclusão

A operação DC de solenoides de 24VAC representa uma solução viável quando as práticas de engenharia adequadas são seguidas. As principais recomendações incluem a determinação empírica da tensão, protocolos de teste completos e medidas de segurança apropriadas. Esses métodos permitem a integração confiável do sistema sem exigir infraestrutura de energia AC.