في أجهزة مثل عدادات الغاز وصمامات إغلاق الغاز الطارئة، تؤدي المحركات التيار المستمر المصغَّرة المزودة بعلب تروس دورًا متزايد الأهمية باعتبارها «حراس السلامة». فهي تحوِّل الصمامات الميكانيكية التقليدية إلى وحدات ذكية قابلة للتحكم عن بُعد والإغلاق التلقائي، وتُشكِّل وحدات جوهرية لضمان سلامة استخدام الغاز وتمكين إنترنت الأشياء (IoT) الذكي للغاز.
تعتمد الصمامات التقليدية للغاز على التشغيل اليدوي، ما يعني أنها لا تستطيع قطع إمداد الغاز تلقائيًّا وبسرعة في حالات الطوارئ مثل تسرب الغاز، مما يشكِّل مخاطر جسيمة على السلامة. كما تواجه الصمامات الكهربائية العادية مشكلات مثل استهلاك طاقة مرتفع، وعزم دوران غير كافٍ، وموثوقية منخفضة في البيئات المعقدة، ما يجعلها غير قادرة على تلبية المتطلبات الصارمة الخاصة بعدادت الغاز الذكية: عمر افتراضي طويل، واستهلاك منخفض للطاقة، وخصائص مقاومة للانفجار.
تفرض صمامات الغاز الذكية متطلبات خاصة على مصدر طاقتها الأساسي — أي المحرك التوافقي الصغير ذي التروس — ما يستلزم أن يكون هذا المحرك صغير الحجم، عالي العزم، منخفض الاستهلاك جدًّا للطاقة، وقادرًا على التثبيت الذاتي. ويستخدم المحرك نظام تروس تخفيضي لتشغيل آلية ترس-سنان أو مسمار انزلاقي، لتحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية، بهدف التحكم بدقة في فتح وإغلاق قرص الصمام أو قلبه. ولتلبية احتياجات الانتظار الطويلة لمعدات قياس الغاز، لا بد أن يراعي تصميم المحرك انخفاض استهلاكه للطاقة وأن يكون متوافقًا مع إمدادات البطاريات. علاوةً على ذلك، يجب أن تتضمَّن دائرة تشغيل المحرك آليات لتحديد حدود العزم، لتقييد العزم عند اكتمال فتح أو إغلاق الصمام، مما يقلِّل استهلاك الطاقة ويحمي المحرك.
تُظهر عدة تكنولوجيات مُسجَّلةٌ براءة اختراع استخداماتٍ مبتكرةً لمُحرِّكات دقيقة في صمامات الغاز. فعلى سبيل المثال، يشمل نظام صمام غاز كهربائي خاضع للتحكم عبر بلوتوث وحدة تحكُّم تتضمَّن مُتحكِّمًا دقيقًا، ووحدة بلوتوث، ودائرة كشف التسرب، ودارة قيادة المحرك. وتستقبل الوحدة الدقيقة الأوامر المرسلة عبر الهاتف الذكي أو جهاز التحكُّم عن بُعد، ثم تُنظِّم دوران المحرك. ويقوم مُخفِّض السرعة بزيادة العزم لقيادة عمود الصمام، ما يسمح بالتشغيل البعيد للصمام. ولتحسين الموثوقية، تستخدم بعض التصاميم الداخلية لصمامات المحرك مكونات معقدة لتخفيف السرعة (مثل ترس أول وترس ثانٍ مع ضبط السرعة) لتحقيق نقل دقيق، وهياكل محكمة الإغلاق لضمان إغلاق الصمام بإحكام في ظروف مثل الضغط السلبي.
لتطبيقات الصناعية والخارجية، تكون متطلبات أداء المحركات أكثر صرامةً. ويجب أن تكون المحركات المستخدمة في صمامات كرات الغاز مقاومةً للماء ومضادةً للانفجارات، وتتصل بمتحكم التبديل عبر موصلات طيران لتسهيل الاستبدال السريع. ولحل مشكلات مثل انسداد الصمامات بسبب الرواسب، تستخدم بعض الحلول محركات تروس دودية ذات نسبة تخفيض عالية (مثل طراز TJW56FA، تصل إلى ١:٢٠٠٠) لتوفير عزم دوران مرتفع للغاية يتغلّب على المقاومة. وحالياً، يزداد عدد الشركات الصينية المتخصصة في البحث والتطوير والتصنيع للمحركات المصغَّرة بشكل مستمر. وتُستخدَم منتجاتها على نطاق واسع في عدادات الغاز الذكية وصمامات المياه الذكية، وقد تم الاعتراف بها كـ«عمالقة صغيرة» من الشركات الصغيرة والمُتخصِّصة والابتكارية، ما يسهم باستمرار في ترقية التكنولوجيا الصناعية.
EN
