Nhiều kỹ sư phải đối mặt với thách thức là cần vận hành van điện từ 24VAC khi chỉ có nguồn cung cấp điện DC. Mặc dù đây có vẻ là một vấn đề về khả năng tương thích, nhưng việc điều chỉnh điện áp và thiết kế mạch thích hợp có thể cho phép vận hành đáng tin cậy các van AC trong môi trường DC. Bài viết này khám phá các phương pháp thực tế để điều khiển solenoid 24VAC bằng nguồn DC, bao gồm lựa chọn điện áp và các chiến lược tối ưu hóa hiệu suất.

Hiểu rõ Thách thức

Trong các hệ thống điều khiển tự động, van điện từ đóng một vai trò quan trọng trong các ứng dụng điều khiển chất lỏng. Các biến thể 24VAC đặc biệt có giá trị vì tính ổn định và độ tin cậy của chúng. Tuy nhiên, các tình huống thường phát sinh khi chỉ có các nguồn điện DC có thể truy cập được, tạo ra một tình thế tiến thoái lưỡng nan trong hoạt động.

Nghiên cứu tình huống: Triển khai Hệ thống Kiểm soát Nước

Một nhà phát triển tên là Cyryl đã gặp phải thách thức này khi xây dựng một bộ điều khiển nước bốn kênh bằng cách sử dụng bộ vi điều khiển ESP32 để quản lý van điện từ RainBird 100-DV-A. Sau khi hoàn thành việc lập trình điều khiển, anh ta phải đối mặt với vấn đề tương thích nguồn: các van yêu cầu 24VAC trong khi hệ thống của anh ta chỉ cung cấp nguồn DC. Nghiên cứu cho thấy việc giảm điện áp có thể cho phép hoạt động bằng DC, nhưng các thông số cụ thể vẫn chưa rõ ràng.

Các Nguyên tắc Kỹ thuật

Van điện từ hoạt động thông qua cảm ứng điện từ. Một cuộn dây được cấp điện tạo ra một từ trường di chuyển một pít-tông để kiểm soát dòng chất lỏng. Solenoid AC có cả điện trở và điện kháng cảm ứng, trong khi mạch DC chỉ gặp điện trở. Thông số kỹ thuật của RainBird 100-DV-A bao gồm:

• Điện áp định mức: 24VAC, 50/60Hz
• Dòng điện đột biến: 0,450A
• Dòng điện duy trì: 0,25A
• Điện trở cuộn dây: 38Ω

Phương pháp Chuyển đổi Điện áp

Mặc dù Định luật Ohm cung cấp các phép tính lý thuyết, nhưng việc triển khai trong thế giới thực đòi hỏi phải điều chỉnh theo kinh nghiệm. Các báo cáo hiện trường cho thấy hoạt động thành công ở 9VDC, mặc dù các yêu cầu về nguồn điện cho thấy có thể cần điện áp cao hơn. Phép tính công suất duy trì (P=VI) cho ra 6W (24V × 0,25A). Đối với hoạt động 12VDC, điều này tương đương với mức tiêu thụ dòng điện 0,5A.

Giao thức Triển khai

Một quy trình kiểm tra được đề xuất bao gồm:

1. Chọn nguồn điện DC có thể điều chỉnh (dung lượng tối thiểu 12V/0,5A)
2. Tăng dần điện áp từ 6V trong khi theo dõi phản ứng của van
3. Quan sát các đặc tính hoạt động (tốc độ kích hoạt, tiếng ồn có thể nghe được, nhiệt độ)
4. Ghi lại các thông số điện áp tối ưu
5. Tiến hành kiểm tra độ tin cậy mở rộng

Các cân nhắc về an toàn

Các biện pháp an toàn quan trọng bao gồm:

• Sử dụng nguồn điện chất lượng cao
• Duy trì đúng cực tính
• Theo dõi các điều kiện nhiệt
• Thực hiện các điốt bảo vệ

Thiết kế Mạch Điều khiển

Các mô-đun rơ le đóng vai trò là giao diện thiết yếu giữa bộ điều khiển điện áp thấp và solenoid công suất cao. Tiêu chí lựa chọn phải bao gồm:

• Định mức điện áp/dòng điện đầy đủ
• Khả năng tương thích tín hiệu điều khiển
• Cách ly điện

Các Kỹ thuật Điều khiển Nâng cao

Điều chế độ rộng xung (PWM) cung cấp các khả năng điều khiển nâng cao, bao gồm:

• Điều chỉnh lưu lượng chính xác
• Giảm tiêu thụ điện năng
• Kéo dài tuổi thọ linh kiện

Bộ vi điều khiển ESP32 có chức năng PWM tích hợp, cho phép các thuật toán điều khiển tinh vi thông qua chu kỳ hoạt động có thể lập trình.

Kết luận

Hoạt động DC của solenoid 24VAC đại diện cho một giải pháp khả thi khi các thực hành kỹ thuật thích hợp được tuân theo. Các khuyến nghị chính bao gồm xác định điện áp theo kinh nghiệm, quy trình kiểm tra kỹ lưỡng và các biện pháp an toàn thích hợp. Các phương pháp này cho phép tích hợp hệ thống đáng tin cậy mà không yêu cầu cơ sở hạ tầng điện AC.