صمام الملف اللولبي من نوع إعادة الضبط المتكامل ذو الطاقة الصفرية: النوع الوحيد الذي يعمل على البطاريات

لماذا لا يمكن تشغيل معظم صمامات الملف اللولبي على طاقة البطارية

قد يستمر تشغيل صمام الملف اللولبي القياسي من حزمة البطارية لبضعة أيام فقط، أو بضعة أسابيع على الأكثر، قبل استنزاف الحزمة. ليس للملف بديل: للحفاظ على سحب المكبس ضد قوة الزنبرك، يجب أن يتدفق التيار بشكل مستمر طوال الوقت الذي يظل فيه الصمام مفتوحًا. في اللحظة التي يتم فيها قطع الطاقة، يقوم الزنبرك بإغلاق الصمام.

يستبعد هذا المتطلب الواحد تقريبًا كل التصميم التقليدي لتشغيل البطارية. يتم رسم ملف نموذجي بجهد 12 فولت تيار مستمر 2.5-9 واط من السلطة، وسحب 0.2A إلى 0.8A بشكل مستمر طوال الوقت الذي يتم فيه فتحه. اضرب ذلك بساعات أو أيام من الوقت المفتوح، وحتى مجموعة البطارية الكبيرة تستنزف بسرعة. يمكن أن يعوض الشحن المتقطع بالطاقة الشمسية بعضًا من هذا، ولكن في المنشآت النائية أو غير المراقبة، غالبًا ما يكون هذا النهج غير عملي.

كيف يعمل تصميم إعادة الضبط المتكامل للطاقة صفر داخليًا

ال صمام الملف اللولبي للإغلاق من نوع إعادة الضبط المتكامل ذو الطاقة الصفرية يحل هذه المشكلة عند المصدر: فهو لا يستخدم التيار للحفاظ على حالته على الإطلاق. يوجد مغناطيس دائم صغير مدمج في جسم الصمام يحافظ على المكبس في أي موضع تم تحويله إليه آخر مرة، سواء كان مفتوحًا أو مغلقًا. هناك حاجة إلى الطاقة فقط في اللحظة التي يتغير فيها الصمام، وعادةً ما يستمر هذا النبض فقط 20 إلى 50 مللي ثانية .

إن "إعادة الضبط المتكامل" لا تقل أهمية عن الإيقاف الذاتي. تم دمج آلية إعادة الضبط في جسم الصمام، لذلك لا حاجة إلى دائرة إعادة ضبط منفصلة أو رافعة يدوية لإعادة الصمام إلى موضع معروف. وهذا يعني أن وحدة التحكم يجب عليها فقط إرسال نبضة قصيرة واحدة ذات قطبية واحدة لفتح الصمام، ثم نبضة عكسية لإغلاقه - لا توجد إشارة مستمرة، ولا توجد أسلاك مساعدة لإعادة الضبط، ولا توجد مكونات إضافية تتنافس على سعة البطارية. بالنسبة للمهندسين الذين يصممون بديلاً لصمامات الإغلاق النبضي ذات الجسم النحاسي ذات الملف القياسي، غالبًا ما يكون هذا هو العامل الحاسم على التصميم التقليدي.

حساب استهلاك الطاقة: السحب المستمر مقابل النبض اللحظي

الأرقام تجعل الفرق أوضح من أي وصف. يسحب صمام الملف اللولبي القياسي التيار طوال فترة بقائه مفتوحًا. يقوم صمام ذاتي التثبيت عديم الطاقة بسحب التيار فقط في اللحظة التي يتحول فيها، ولا شيء بعد ذلك.

تشرح هذه الفجوة لماذا، بمجرد الحاجة إلى الاحتفاظ بالحالة المفتوحة لأكثر من بضع دقائق، فإن الصمام القياسي ببساطة ليس مناسبًا لطاقة البطارية. وعلى النقيض من ذلك، يمكن للصمام الذاتي التثبيت أن يظل مفتوحًا بشكل مستمر لعدة أشهر، ولا يستهلك طاقة أكثر مما كان يستهلكه في لحظة تشغيله. هذا هو نفس المبدأ الذي تم استكشافه بمزيد من التعمق في تحليلنا التفصيلي لكيفية تقليل تصميمات الصمامات ذاتية التثبيت من الاستهلاك الإجمالي للطاقة، ولكن الوجبات العملية هنا أكثر مباشرة: فقط التصميم الذي يتوقف عن سحب التيار بين المفاتيح يمكنه تحقيق عمر خدمة طويل للبطاريات بشكل واقعي.

حيث تغير هذه التكنولوجيا ما هو ممكن حقًا

الجهد المنخفض والطاقة الاحتياطية القريبة من الصفر تجعل عمليات التثبيت ممكنة والتي لا يمكن للصمام الذي يعمل بالطاقة المستمرة أن يدعمها. على سبيل المثال:

1. منطقة ري بالتنقيط تعمل طوال الموسم باستخدام بطارية واحدة بقدرة 9 فولت أو خلية معدنية معدنية.
2. تقع محطات المراقبة البيئية خارج الشبكة، حيث يعمل الصمام البلاستيكي الخفيف الوزن على تقليل تكلفة التركيب وميزانية الطاقة.
3. المعدات الطبية أو المختبرية المحمولة التي تحتاج إلى تشغيل نوبة عمل كاملة على البطاريات الداخلية مع عدم وجود منفذ شحن قريب.

كما أنها مناسبة بشكل طبيعي للتحكم اللاسلكي. نظرًا لأن الصمام يحتاج فقط إلى نبضة قصيرة لتغيير حالته، فيمكن تشغيله بواسطة وحدة تحكم تعمل بالبطارية لتشغيل/إيقاف التشغيل عن بعد من خلال تطبيق - مفيد للري غير المراقب - دون أن تحتاج وحدة التحكم نفسها إلى توفير تيار مستمر للصمام.

هذا لا يعني أن الصمام ذاتي التثبيت يناسب كل التطبيقات. يجب أن يظل الجهد ضمن التفاوتات المسموح بها أثناء نبض التبديل، ويحتاج النظام إلى طريقة ما لتتبع ما إذا كان الصمام مفتوحًا أم مغلقًا حاليًا، نظرًا لأن قوة القطع لن تعيده إلى الوضع الافتراضي بالطريقة التي يحدث بها مع الصمام القياسي. ولكن بالنسبة لأي عملية تثبيت حيث يكون البديل هو تشغيل كابل لا يمكن الوصول إليه، أو استبدال البطاريات كل أسبوع، فإن صمام الملف اللولبي المغلق ذو الطاقة الصفرية المتكامل من النوع الذي يتم إعادة ضبطه هو في الأساس النوع الوحيد من صمام الملف اللولبي الذي يجعل تشغيل البطارية على المدى الطويل واقعيًا.