Jak sterować elektrozaworem za pomocą Arduino

Solenoidy to bardzo powszechnie stosowane elementy wykonawcze w wielu systemach automatyzacji procesów. Istnieje wiele rodzajów elektrozaworów, na przykład są zawory elektromagnetyczne, które mogą być używane do otwierania lub zamykania rurociągów wodnych lub gazowych, a także nurniki elektromagnetyczne, które służą do wytwarzania ruchu liniowego. Jednym z bardzo powszechnych zastosowań solenoidu, z którym większość z nas by się spotkała, jest dzwonek do drzwi. Dzwonek do drzwi ma wewnątrz cewkę elektromagnetyczną typu trzpieniowego, która po zasileniu ze źródła prądu przemiennego przesunie mały pręt w górę iw dół. Ten pręt uderzy w metalowe płytki umieszczone po obu stronach solenoidu, aby wytworzyć kojący dźwięk ding dong. Jest również stosowany jako rozrusznik w pojazdach lub jako zawór w instalacjach odwróconej osmozy i tryskaczach.

Wcześniej budowaliśmy automatyczny dystrybutor wody przy użyciu Arduino i Solenoidu, teraz bardziej szczegółowo nauczymy się sterowania Solenoidem za pomocą Arduino.

Jak działa zawór elektromagnetyczny?

Solenoid to urządzenie, które przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną. Ma cewkę nawiniętą na przewodzącym materiale, ta konfiguracja działa jak elektromagnes. Zaletą elektromagnesu nad magnesem naturalnym jest to, że można go włączać i wyłączać, gdy jest to wymagane, poprzez zasilanie cewki. Tak więc, gdy cewka jest zasilana energią, wówczas zgodnie z prawem Faradaya przewodnik przewodzący prąd ma wokół siebie pole magnetyczne, ponieważ przewodnik jest cewką, pole magnetyczne jest wystarczająco silne, aby namagnesować materiał i stworzyć ruch liniowy.

Zasada działania jest podobna do przekaźnika, posiada wewnątrz cewkę, która pod napięciem wciąga do środka materiał przewodzący (tłok), umożliwiając w ten sposób przepływ cieczy. Po odłączeniu zasilania, wypycha tłok z powrotem do poprzedniego położenia za pomocą sprężyny i ponownie blokuje przepływ cieczy.

Podczas tego procesu cewka pobiera dużą ilość prądu, a także generuje problem z histerezą, dlatego nie jest możliwe napędzanie cewki elektromagnesu bezpośrednio przez obwód logiczny. Tutaj używamy elektrozaworu 12V, który jest powszechnie używany do kontrolowania przepływu cieczy. Solenoid pobiera ciągły prąd o wartości 700 mA, gdy jest pod napięciem i wartość szczytową prawie 1,2 A, więc musimy wziąć to pod uwagę podczas projektowania obwodu sterownika elektromagnesu dla tego konkretnego zaworu elektromagnetycznego.

Wymagane składniki

• Arduino UNO
• Zawór elektromagnetyczny
• MOSFET IRF540
• Przycisk - 2 nn.
• Rezystor (10k, 100k)
• Dioda - 1N4007
• Płytka prototypowa
• Podłączanie przewodów

Schemat obwodu

Schemat obwodu dla zaworu elektromagnetycznego sterowanego przez Arduino przedstawiono poniżej:

Objaśnienie kodu programowania

Zakończeniu kod Arduino elektrozaworu się na końcu. Tutaj wyjaśniamy cały program, aby zrozumieć działanie projektu

Najpierw zdefiniowaliśmy cyfrowy pin 9 jako wyjście dla elektromagnesu i cyfrowy pin 2 i 3 jako styki wejściowe dla przycisków.

void setup () { pinMode (9, OUTPUT); pinMode (2, WEJŚCIE); pinMode (3, WEJŚCIE); }

Teraz w pętli pustej, włącz lub wyłącz solenoid w oparciu o stan cyfrowych pinów 2 i 3, gdzie dwa przyciski są podłączone do włączania i wyłączania solenoidu.

void loop () { if (digitalRead (2) == WYSOKI) { digitalWrite (9, WYSOKI); opóźnienie (1000); } else if (digitalRead (3) == WYSOKI) { digitalWrite (9, NISKI); opóźnienie (1000); } }

Sterowanie zaworem elektromagnetycznym z Arduino

Po wgraniu pełnego kodu do Arduino będziesz mógł włączać i wyłączać elektrozawór za pomocą dwóch przycisków. Dioda LED jest również dołączona do solenoidu w celu wskazania. Kompletny film roboczy znajduje się na końcu tego samouczka.

Po naciśnięciu przycisku 1 Arduino wysyła logikę HIGH do terminala bramkowego MOSFET IRF540, podłączonego do 9- ^tego pinu Arduino. Ponieważ IRF540 jest tranzystorem MOSFET z kanałem typu N, więc gdy jego zacisk bramki osiąga WYSOKI poziom, umożliwia przepływ prądu z drenu do źródła i włącza elektromagnes.

Podobnie, gdy naciśniemy przycisk 2, Arduino wysyła logikę LOW do terminalu bramki MOSFET IRF540, co powoduje wyłączenie elektromagnesu.

Aby dowiedzieć się więcej o roli tranzystorów MOSFET w sterowaniu solenoidem, możesz sprawdzić obwód sterownika solenoidu.