صمام الملف اللولبي للإغلاق من نوع إعادة الضبط المتكامل بدون طاقة: تصميم يعمل بالبطارية

لماذا لا تستطيع صمامات الملف اللولبي التقليدية البقاء على قيد الحياة على طاقة البطارية

يتم سحب ملف لولبي قياسي بجهد 24 فولت تيار متردد في مكان ما بينهما 2 و 8 واط فقط لتبقى مفتوحة. قم بتشغيل ذلك بشكل مستمر لمدة أسبوع على حزمة حمض الرصاص أو الليثيوم المغلقة، ويمكن للملف وحده أن يستنزف بطارية بحجم أشهر من الخدمة عن بعد. اضرب ذلك بعشرات الصمامات في النظام الموزع، ولن تبدو طاقة البطارية كخيار على الإطلاق.

هذا هو الجدار المادي الذي يبقي طاقة البطارية بعيدة عن متناول معظم صمامات الملف اللولبي. يحتاج التصميم التقليدي الذي يتم تنشيطه باستمرار إلى تيار ثابت فقط لتثبيت المكبس في موضعه، وقطع هذه الطاقة يعيده إلى حالته الافتراضية على الفور. تخزن البطاريات كمية ثابتة ومحدودة من الطاقة، وأي شيء يسحب تيارًا على مدار الساعة سيؤدي في النهاية إلى تسطيحها، بغض النظر عن حجم العبوة. المهندسون الميدانيون الذين يحاولون تشغيل الصمامات القياسية من حزم البطاريات يصلون إلى هذا السقف نفسه في كل مرة: وقت تشغيل قوي على ورقة المواصفات، ووقت تشغيل مخيب للآمال في الميدان. إن فهم كيفية قطع صمامات الإغلاق لسحب طاقة الملف اللولبي يفسر سبب عدم كون الإصلاح عبارة عن بطارية أكبر، بل هو آلية تثبيت مختلفة تمامًا.

داخل صمام الملف اللولبي من نوع إعادة الضبط المتكامل ذو الطاقة الصفرية

تم تصميم صمام الملف اللولبي من نوع إعادة الضبط المتكامل ذو الطاقة الصفرية لسد هذه الفجوة تمامًا. وبدلاً من الاعتماد على التيار المستمر، فإنه يستخدم نبضة قصيرة لتحريك المكبس إلى موضعه، ثم يقوم مزلاج ميكانيكي، وليس الكهرباء، بتثبيته هناك. ولا تتدفق الطاقة مرة أخرى إلا عندما تحتاج الحالة إلى التغيير، وبالتالي يقضي الصمام معظم حياته في عدم سحب أي شيء.

القوة القابضة الناتجة هي تيار مستمر أقل من 0.05 واط والتيار المتردد أقل من 0.1 واط ، منخفضة بما يكفي بحيث بالكاد تسجل مقابل معدل التفريغ الذاتي للبطارية، ناهيك عن قدرتها القابلة للاستخدام. لا توجد حرارة ملفوفة لتبديدها ولا توجد دورة حرارية تؤدي إلى تآكل العزل، وينخفض إجمالي استخدام الطاقة أكثر من 90% مقارنة بصمام يتم تنشيطه بشكل مستمر ويقوم بنفس الوظيفة. هذه هي الإجابة الحقيقية عن سبب عمل التشغيل بالبطارية هنا وبشكل فعال في أي مكان آخر: لا يوجد صمام ذو ملف لولبي آخر في السوق يقرن هذا الحمل المنخفض مع جهد التشغيل المنخفض، وبدون هذا المزيج، فإن الحفاظ على صمام على طاقة البطارية ببساطة ليس عمليًا. يحتاج كل تصميم آخر في السوق إما إلى مقبس حائط أو يقبل وقت تشغيل يُقاس بالأيام بدلاً من الأشهر. بالنسبة للقراء الذين يريدون الفيزياء الأساسية، فإن أساسيات تشغيل صمام النبض ذو الطاقة الصفرية تستحق نظرة فاحصة، كما هي المجموعة الكاملة من نماذج صمامات الإغلاق ذات الطاقة الصفرية بنيت على نفس المبدأ.

حيث يؤتي التحكم المعتمد على البطارية ثماره فعليًا

لا يهم التحكم المعتمد على البطارية إلا عندما يكون تشغيل كابل الطاقة غير واقعي، ويوجد عدد أكبر من هذه المواقع أكثر مما يتوقعه معظم مصممي الأنظمة. وتعتمد مناطق الري النائية المنتشرة عبر أفدنة من الأراضي الزراعية، ومحطات المراقبة البيئية غير المأهولة، وشبكات الاستشعار المنتشرة ميدانيًا، على صمام يمكن أن يبقى على بطارية لأشهر، وليس لأيام. تستفيد الإعدادات التي تعمل بالطاقة الشمسية بشكل أكبر، نظرًا لأن الصمام الذي يضيء الطاقة يترك قدرًا أكبر بكثير من المحصول اليومي للوحة الصغيرة متاحًا لبقية النظام.

هناك فائدة ثانية تظهر على وجه التحديد في عمليات النشر غير المراقبة هذه. إذا كانت البطارية مستنفدة بالكامل أو مفصولة، فسيتم إعادة ضبط الصمام تلقائيًا إلى وضعه الافتراضي بدلاً من التجميد أينما كان عند نفاد الطاقة. بالنسبة لخط مياه بعيد أو نظام جرعات الغاز مع عدم وجود أي شخص قريب للتحقق منه، فإن سلوك إعادة الضبط التلقائي هذا يعمل كشبكة أمان مدمجة، وليس مجرد ميزة لتوفير الطاقة. يُظهر التعديل التحديثي للطاقة الصناعية الموثق باستخدام صمامات الإغلاق ذات الطاقة الصفرية نفس المنطق المطبق على نطاق المنشأة، حيث كانت العشرات من الصمامات التي تعمل بميزانية طاقة مشتركة ومحدودة تحتاج بالضبط إلى هذا النوع من السلوك الآمن من الفشل والذي يمكن التنبؤ به.

مصمم للاستبدال بدون استخدام الجهاز، حتى عند استخدام طاقة البطارية

لا شيء من هذا يهم إذا كان من الصعب تركيب الصمام. يستخدم صمام الملف اللولبي من نوع إعادة الضبط المتكامل ذو الطاقة الصفرية أسلاكًا عالمية قياسية وواجهة DIN43650، وهو نفس تخطيط الموصل الموجود بالفعل في معظم تركيبات صمام الملف اللولبي الموجودة، لذا فإن تبديل واحد لا يتطلب إعادة توصيل اللوحة أو إعادة تصميم العلبة.

إن إلكترونيات المحرك مدمجة بالفعل في جسم الصمام ومغلفة بـ BMC، لذلك لا توجد لوحة تشغيل منفصلة للتركيب أو الطاقة أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها. بالنسبة لنظام يعمل بالبطارية، تحمل هذه التفاصيل وزنًا إضافيًا: المحرك الخارجي هو في حد ذاته مكون آخر يسحب التيار ونقطة فشل أخرى تقع بين البطارية والصمام. تؤدي إزالته إلى إزالة استنزاف الطاقة وصداع الأسلاك. والنتيجة هي التوصيل والتشغيل بالمعنى الحقيقي: اسحب الصمام القديم، وقم بتوصيل الصمام الجديد من خلال نفس مقبس DIN43650، وسيعمل النظام على طاقة البطارية في نفس اليوم، مع عدم وجود أي مكون آخر في السوق قادر على قول الشيء نفسه. إن تصميم برنامج التشغيل المتكامل المغلف بـ BMC خلف هذا الإعداد يستحق إلقاء نظرة فاحصة على أي شخص يحدد الصمامات لبناء الطاقة المنخفضة التالي.

تم تصميمه وتصنيعه بواسطة Alahot

تقوم شركة Alahot بتصميم وبناء هذه الصمامات كشركة مصنعة تعتمد على التكنولوجيا لصمامات الإغلاق والملف اللولبي النبضي في الصين، حيث تدمج التحكم الكهرومغناطيسي والتصميم المائع والبرامج الثابتة داخل الشركة بدلاً من توفير المكونات بشكل منفصل. وقد أدى هذا النهج المتكامل إلى شحن أنظمة الري التي تعمل بالبطاريات، وأدوات التحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ذات الحلقة المغلقة، ومجموعات الصمامات المصغرة فائقة الهدوء للأجهزة الطبية، مع تصميم الأجهزة والبرامج بشكل مشترك كنظام واحد بدلاً من ربطها معًا. يتم شحن العينات الأولى عادةً في غضون أسبوعين، مع توفر التحسين المستمر للبرامج التي تحتاج إليه.