Πρόσφατα, όταν βοηθούσα έναν πελάτη, συνάντησα μια ενδιαφέρουσα περίπτωση για τον έλεγχο Gardena 1251 μανδάλωση ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας χρησιμοποιώντας OpenSprinkler Bee. Αυτή η βαλβίδα πωλείται κυρίως στην ευρωπαϊκή αγορά και δεν είναι πολύ δημοφιλής στην αγορά των ΗΠΑ. Σύμφωνα με τις προδιαγραφές, λειτουργεί με μία μόνο μπαταρία 9V και για να χρησιμοποιήσετε αυτήν τη βαλβίδα πρέπει να αγοράσετε μια μονάδα ελεγκτή Gardena 1250. Ολόκληρη η συναρμολόγηση, συμπεριλαμβανομένης της βαλβίδας και της μονάδας ελεγκτή, είναι αρκετά ακριβή (κοντά στα 100 δολάρια), επομένως δεν είναι μια πολύ οικονομική λύση σε σύγκριση με άλλες μάρκες. Ωστόσο, είναι μια ενδιαφέρουσα περίπτωση που με βοήθησε να καταλάβω πώς λειτουργούν αυτές οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες μανδάλωσης.
Μετρήστε τις τάσεις ελέγχου
Το αρχικό αίτημα για εξέταση αυτής της βαλβίδας οφειλόταν στο γεγονός ότι το OSBee δεν φαίνεται να λειτουργεί σωστά αυτή τη βαλβίδα: μπορεί να ανοίξει τη βαλβίδα αλλά ποτέ δεν καταφέρνει να κλείσει τη βαλβίδα. Αυτό αναφέρθηκε από έναν Γερμανό πελάτη και μου τράβηξε την περιέργεια. Για να καταλάβω το πρόβλημα, το πρώτο πράγμα που έκανα ήταν να ελέγξω πώς η μονάδα ελέγχου (1250) στέλνει τάσεις ελέγχου στη βαλβίδα. Είναι αρκετά συνηθισμένο ότι όταν λειτουργούν ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες μανδάλωσης, το κύκλωμα ελέγχου στέλνει μια τάση παλμού για να ανοίξει τη βαλβίδα και μια άλλη τάση παλμού στην αντίστροφη πολικότητα για να κλείσει τη βαλβίδα. Στις περισσότερες ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες που έχω δει, οι δύο παλμικές τάσεις (αντίθετης πολικότητας) είναι περίπου ίδιες, και έτσι λειτουργεί και το κύκλωμα OSBee.
Κατά τη σύνδεση της μονάδας ελέγχου σε έναν παλμογράφο, παρατήρησα κάτι περίεργο: ανεξάρτητα από το πώς πατάω το κουμπί ενεργοποίησης/απενεργοποίησης, στέλνει μόνο έναν πολύ σύντομο (μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου) παλμό, ο οποίος δεν μπορεί να λειτουργήσει τη βαλβίδα. Τότε έγινε σαφές σε μένα ότι ο ελεγκτής στην πραγματικότητα ανιχνεύει ενεργά την ύπαρξη της βαλβίδας και δεν θα έστελνε τάσεις ελέγχου εάν η βαλβίδα δεν ανιχνευόταν. Μέτρησα την αντίσταση της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, η οποία είναι περίπου 35 ohm. Συνέδεσα λοιπόν μια αντίσταση 33 ohm στον ελεγκτή ως εικονικό φορτίο, και ορίστε, τώρα μπορούμε να παρατηρήσουμε τις τάσεις ελέγχου και τα μήκη παλμών.
Είναι πολύ εύκολο να παρατηρήσετε την ασυμμετρία εδώ: ενώ το άνοιγμα της βαλβίδας απαιτεί παλμό 250 ms και τάση -7,84 (αυτή είναι περίπου η τάση της μπαταρίας αφού η μπαταρία 9V δεν είναι πλήρως φορτισμένη), το κλείσιμο της βαλβίδας απαιτεί μόνο πολύ σύντομο παλμό 62 ms και πολύ χαμηλή τάση — 2,5 V. Αυτό είναι πολύ περίεργο για μένα: πώς γίνεται το κλείσιμο της βαλβίδας να απαιτεί μόνο τόσο σύντομο παλμό και τόσο χαμηλή τάση;
Πώς λειτουργεί αυτή η βαλβίδα ασφάλισης;
Για να καταλάβω τι συμβαίνει εδώ, έσφιξα ένα σωρό βίδες και άνοιξα τη βαλβίδα.
Στο κάτω μέρος της βαλβίδας υπάρχει ένας θάλαμος πίεσης με ένα ελατήριο. Αυτό μοιάζει πολύ με άλλες βαλβίδες που έχω δει.
Το επάνω τμήμα περιέχει, υποτίθεται, ένα πηνίο και μαγνήτη μέσα, και ένα μικρό μεταλλικό κομμάτι σε σχήμα κώνου που μπορεί να έλκεται από τον μαγνήτη ή να απελευθερωθεί. Είναι πολύ εύκολο να παρατηρήσετε ότι όταν ανοίγετε τη βαλβίδα, το μεταλλικό κομμάτι έλκεται (αριστερή εικόνα πάνω), αυτό υποτίθεται ότι απελευθερώνει την πίεση στον κάτω θάλαμο, επιτρέποντας έτσι στο νερό να ρέει μέσα από τη βαλβίδα. Αντίθετα, κατά το κλείσιμο της βαλβίδας, το μεταλλικό κομμάτι απελευθερώνεται και πέφτει για να μπλοκάρει την τρύπα στο κάτω μέρος, αυτό υποτίθεται ότι επιτρέπει τη δημιουργία πίεσης νερού στον κάτω θάλαμο, σταματώντας έτσι τη ροή του νερού.
Το κλειδί για να γίνει αυτό μανδάλωμα είναι ότι μια παλμική τάση μπορεί μαγνητίζουν μόνιμα τον πυρήνα, προσελκύοντας έτσι μόνιμα το μεταλλικό κομμάτι. Αυτό καθιστά δυνατή τη διατήρηση της βαλβίδας σε κατάσταση «ανοιχτής» χωρίς συνεχόμενη άντληση ρεύματος από την πηγή ισχύος (που είναι σε αντίθεση με τις βαλβίδες που δεν μανδαλώνουν, όπως οι βαλβίδες 24 VAC).
Παρατηρώντας αυτόν τον μηχανισμό, μου έγινε ξεκάθαρο ότι το «κλείσιμο» της βαλβίδας βασικά απαιτεί απομαγνητισμό του πυρήνα και αυτό απαιτεί μόνο έναν σύντομο παλμό χαμηλής τάσης στην αντίθετη πολικότητα. Εάν εφαρμόσετε την ίδια τάση και δύναμη όπως πριν, θα αρχίσει να μαγνητίζει τον πυρήνα αντίθετα, έτσι ο μαγνητικός πόλος αλλάζει κατεύθυνση αλλά το μεταλλικό κομμάτι θα εξακολουθεί να έλκεται μόνιμα!
Τέλος πάντων, αυτό είναι πολύ ενδιαφέρον για μένα γιατί προηγουμένως δεν είχα ιδέα πώς λειτουργούν εσωτερικά οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες μανδάλωσης. Τώρα τουλάχιστον ξέρω ότι καταλαβαίνω ότι αυτή η συγκεκριμένη βαλβίδα λειτουργεί, και αυτή η κατανόηση θα με βοηθήσει να καταλάβω πώς να κάνω την OpenSprinkler Bee να ελέγχει αυτήν τη βαλβίδα.
Χρησιμοποιήστε το OSBee για να ελέγξετε τη βαλβίδα Gardena 1251
Υπάρχουν πολλά ζητήματα που κάνουν το OSBee ασυμβίβαστο με τη βαλβίδα Gardena 1251, αλλά αποδεικνύεται ότι όλα μπορούν να επιλυθούν χωρίς πολλές δυσκολίες. Το πρώτο είναι ότι το OSBee από προεπιλογή ενισχύει την τάση εισόδου (η οποία είναι 5 V από USB) έως και 22 VDC, η οποία είναι σημαντικά υψηλότερη από τα 9 V που απαιτούνται από τη βαλβίδα. Αυτό είναι αρκετά εύκολο να λυθεί – ρυθμίζοντας με ακρίβεια τον χρόνο ενίσχυσης, μπορώ να βρω το γλυκό σημείο όπου η ενισχυμένη τάση είναι περίπου 9V. Αυτός ο χρόνος ενίσχυσης αποδεικνύεται ότι είναι περίπου 80 έως 100 ms.
Δεύτερον, το OSBee χρησιμοποιεί από προεπιλογή παλμό 100ms και προς τις δύο κατευθύνσεις (δηλαδή και το άνοιγμα και το κλείσιμο της βαλβίδας). Αυτό είναι πολύ εύκολο να αλλάξει σε 250ms και 62ms αντίστοιχα για να ταιριάζει με το χειριστήριο Gardena.
Το τελευταίο θέμα αξίζει περισσότερη σκέψη, δηλαδή, το άνοιγμα της βαλβίδας απαιτεί 9V, αλλά το κλείσιμο της βαλβίδας απαιτεί μόνο 2,5V. Επειδή η τάση εισόδου είναι από USB και είναι 5 V, δεν υπάρχει προφανής τρόπος να μειώσετε την τάση στα 2,5 V, καθώς ο μετατροπέας ενίσχυσης μπορεί μόνο να αυξήσει την τάση και ποτέ να μην μειώσει την τάση. Πώς δημιουργούμε αυτή την ασύμμετρη τάση σε αντίθετες πολικότητες; Αποδεικνύεται ότι μπορείτε να το κάνετε κάνοντας χρήση του a δίοδος συνδεδεμένη παράλληλα με αντίσταση 100 ohm. Γιατί; Η δίοδος είναι μια μονόδρομη πύλη: όταν πολώνεται θετικά, ανάβει σχεδόν πλήρως (εκτός από την πτώση τάσης 0,7 V σε αυτήν, η οποία μπορεί να αγνοηθεί εδώ). αλλά όταν πολώνεται αντίστροφα, σβήνει, επομένως το ρεύμα πρέπει να ρέει μέσω της αντίστασης (που συνδέεται παράλληλα με τη δίοδο) και αυτή η αντίσταση θα διαιρέσει την τάση, διασφαλίζοντας ότι μόνο περίπου 2,5 V πέφτουν στη βαλβίδα.
Έχω επισυνάψει εδώ ένα διάγραμμα που δείχνει τη σύνδεση. Η δίοδος μπορεί να είναι σχεδόν οποιοσδήποτε ανορθωτής γενικής χρήσης, όπως 1N4148, 1N4001 και ούτω καθεξής. Έχω συμπεριλάβει επίσης δύο φωτογραφίες που δείχνουν τα πραγματικά εξαρτήματα που συνδέονται με το OSBee και τη βαλβίδα. Με αυτήν την τροποποίηση, το OSBee μπορεί πλέον να ανοίξει και να κλείσει τη βαλβίδα Gardena 1251 με επιτυχία. Αποστολή εξετελέσθει!
