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Electrovannes

Les electrovannes permettent a leukOS de commander un fluide: eau, air comprime ou gaz. Elles sont proches des relais du point de vue logiciel, mais beaucoup plus sensibles du point de vue mecanique et securite: pression, debit, sens de passage, temperature, etancheite et fluide compatible doivent etre verifies avant toute installation.

Dans leukOS, une electrovanne doit toujours etre commandee avec une duree limitee ou une regle de fermeture automatique. Pour l'eau et l'air, cela evite les fuites et les surpressions. Pour le gaz, les exigences sont plus strictes: utiliser uniquement du materiel certifie, installe selon la reglementation locale, avec coupure mecanique et detection de fuite independantes.

Principe general​

Le controle doit toujours distinguer:

  • la commande envoyee: ouvrir ou fermer la vanne ;
  • l'etat suppose: position attendue apres la commande ;
  • l'etat mesure: debit, pression, niveau, contact, capteur de fuite ou consommation.

Familles d'electrovannes​

FamilleUsage typiqueCommandePoint critique
Electrovanne eau plastiqueArrosage, aquarium, remplissage, petite irrigation12 V DC, normalement fermeeSens de passage et pression minimale selon modele.
Electrovanne eau laitonEau sous pression, irrigation plus robuste, circuit technique12/24 V DC ou ACCourant plus eleve, compatibilite fluide/joints.
Electrovanne pneumatique 2/2Air comprime ON/OFF, purge, soufflage12/24 V DC, AC selon modelePression admissible, raccords 6/8 mm ou 1/4.
Electrovanne pneumatique 3/2 ou 5/2Verin pneumatique, inversion de circuitBobine + distributeurSchema pneumatique et position de repos.
Electrovanne gaz certifieeCoupure gaz, securite combustionMateriel certifie, commande securiseeNe pas prototyper avec module non certifie.
Collecteur multivoiesArrosage multi-zones, banc de test, consigne fluidePlusieurs sorties piloteesUne zone active a la fois si l'alimentation/debit est limite.

Eau​

Pour l'eau, leukOS peut piloter une electrovanne normalement fermee afin d'ouvrir une zone pendant une duree connue: arrosage, remplissage, coupure de securite, circuit de test.

Contraintes eau:

  • verifier pression minimale/maximale ;
  • verifier le sens de passage ;
  • ajouter filtre mecanique avant la vanne si l'eau peut contenir des particules ;
  • prevoir fermeture automatique et alerte si debit detecte alors que la vanne est fermee ;
  • ne pas utiliser une vanne non certifiee pour eau potable.

Air comprime​

Pour l'air, la logique depend du schema pneumatique. Une electrovanne 2/2 ouvre ou coupe un flux. Une 3/2 ou 5/2 peut piloter un verin ou inverser une ligne.

Contraintes air:

  • dimensionner pression, debit et raccords ;
  • prevoir purge et silencieux si necessaire ;
  • eviter les ouvertures longues non supervisees ;
  • utiliser un capteur pression pour verifier que la commande produit l'effet attendu ;
  • documenter la position de repos de la vanne.

Gaz​

Le gaz n'est pas un simple cas d'electrovanne. Il faut du materiel certifie pour le gaz concerne, une installation conforme, des detections de fuite independantes et une coupure manuelle accessible.

leukOS peut superviser ou commander une coupure gaz uniquement dans un cadre maitrise:

  • vanne certifiee gaz, normalement fermee ou definie selon l'usage ;
  • alimentation secourue si le scenario l'exige ;
  • capteur gaz independant ;
  • test periodique ;
  • journalisation ;
  • validation par une personne qualifiee.

Le prototypage avec des electrovannes generiques de marketplace est acceptable pour banc d'essai hors gaz reel, avec air ou eau, mais pas pour une installation gaz en service.

Exemples du marche​

La recherche AliExpress montre les familles usuelles disponibles: electrovannes pneumatiques, electrovannes eau normalement fermees, vannes eau/air/gaz avec raccords 1/4, 3/8, 1/2, 3/4, collecteurs multivoies et variantes DC12V, DC24V, AC110V ou AC220V.

Exemples d'electrovannes disponibles sur le marche

Recherche marketplace: exemples d'electrovannes eau, air et gaz. Les fiches doivent etre verifiees avant usage: tension, pression, fluide, raccords et certification.

Electrovanne plastique 12 V pour eau

Electrovanne plastique 12 V pour eau: utile pour arrosage, aquarium ou remplissage non potable.

Electrovanne laiton 12 V pour liquide sous pression

Electrovanne laiton 12 V: plus robuste pour circuits techniques, avec courant de bobine plus eleve.

MOSFET de puissance pour piloter une electrovanne

MOSFET de puissance: commande low-side d'une bobine d'electrovanne avec alimentation separee.

ExempleFamilleCe que le prototype leukOS doit retenir
Electrovanne plastique 12 VEau basse pressionSens de passage, pression minimale, faible courant.
Electrovanne laiton 12 VEau/fluide techniqueCourant plus eleve, raccords filetes, joints compatibles.
Electrovanne pneumatique 2/2Air ON/OFFPression, raccords, silencieux, position normalement fermee.
Electrovanne pneumatique 5/2Verin airSchema de distributeur, echappements, position de repos.
Electrovanne gaz certifieeGazCertification obligatoire, detection fuite, coupure manuelle.
Collecteur multivoiesArrosage/air multi-zonesAlimentation dimensionnee et logique une zone a la fois.

Conception​

Le montage electronique ressemble a celui des serrures solenoides: la bobine de l'electrovanne n'est jamais alimentee par un GPIO. Le microcontroleur pilote un driver, le driver commute le rail bobine, et une diode ou protection de roue libre absorbe le retour inductif.

Prototype electrovanne DC​

Driver MOSFET pour electrovanne, moteur ou solenoide

Driver MOSFET: la solution de base pour commuter une bobine DC depuis une sortie logique.

Choix selon le fluide​

FluideType de vanne conseilleCapteurs de retourRegle de securite
Eau arrosageNormalement fermee 12/24 VDebit + humidite sol optionnelleFermeture automatique par duree.
Eau techniqueLaiton ou inox, pression adapteeDebit + pression + fuiteCouper si debit anormal.
AirPneumatique 2/2, 3/2 ou 5/2Pression + fin de course si verinPurge/timeout selon usage.
GazVanne certifiee gazDetecteur gaz + pression si possibleFermeture par defaut et supervision stricte.

Nomenclature de depart​

ComposantExemple de moduleRole
MicrocontroleurESP32, RP2040, ATmega2560Commande locale, timeout, publication etat.
Electrovanne12 V DC eau, air ou banc gaz inerteMecanisme de coupure du fluide.
DriverMOSFET logique, driver solenoide, relais adapteCommutation de la bobine.
ProtectionDiode roue libre, TVS, fusibleAbsorber retour inductif et proteger l'alim.
Capteur debitCompteur impulsions eau/airConfirmer que le fluide circule.
Capteur pressionPressostat ou capteur analogique/I2CVerifier pression disponible et anomalies.
Capteur fuiteEau ou gaz selon fluideCouper et alerter.
Alimentation12/24 V bobines + 5/3,3 V logiqueRails separes et dimensionnes.

Firmware minimal​

PING
STATE
VALVE <id> OPEN <seconds>
VALVE <id> CLOSE
VALVE <id> DISABLE
VALVE <id> TEST <milliseconds>

Regles firmware:

  • fermeture automatique obligatoire ;
  • duree maximale bornee en dur ;
  • etat au boot: vannes fermees sauf cas certifie contraire ;
  • refus d'ouverture si capteur fuite actif ;
  • refus d'ouverture si pression hors plage ;
  • journal des dernieres commandes ;
  • commande CLOSE prioritaire sur toute autre action.

Integration leukOS​

Une electrovanne devient une entite domotique commandable et surveillee:

{
"entity_id": "valve_irrigation_zone_1",
"domain": "valve",
"state": "closed",
"attributes": {
"fluid": "water",
"normally": "closed",
"max_open_seconds": 300,
"last_result": "closed_after_timeout",
"flow_liters": 12.4
}
}

Le hub peut ensuite exposer:

  • ouverture temporisee ;
  • fermeture immediate ;
  • planning d'arrosage ;
  • coupure fuite ;
  • seuil pression/debit ;
  • inhibition maintenance ;
  • journal des ouvertures et volumes.

Securite​

Les electrovannes peuvent provoquer degat des eaux, perte de pression ou danger gaz. Les regles ci-dessous sont minimales.

  • fermer par defaut au boot ;
  • limiter toute ouverture dans le temps ;
  • separer alimentation logique et bobines ;
  • dimensionner courant d'appel et echauffement ;
  • proteger chaque bobine contre le retour inductif ;
  • ajouter detection fuite pour eau/gaz ;
  • tester mecanique, pression et debit avant automatisation ;
  • ne jamais utiliser de vanne non certifiee sur gaz reel ;
  • garder une coupure manuelle accessible.