Как управлять соленоидным клапаном с помощью Arduino

Соленоиды - очень часто используемые приводы во многих системах автоматизации технологических процессов. Есть много типов соленоидов, например, есть соленоидные клапаны, которые можно использовать для открытия или закрытия водопроводов или газопроводов, и есть соленоидные плунжеры, которые используются для создания линейного движения. Одно из самых распространенных применений соленоида, с которым столкнулось бы большинство из нас, - это дверной звонок. Внутри дверного звонка находится соленоидная катушка плунжерного типа, которая при включении источника переменного тока будет перемещать небольшой стержень вверх и вниз. Этот стержень ударит по металлическим пластинам, расположенным по обе стороны от соленоида, чтобы произвести успокаивающий звук динг-дон. Он также используется как стартер в транспортных средствах или как клапан в системах обратного осмоса и спринклерных системах.

Ранее мы строили автоматический дозатор воды с использованием Arduino и Solenoid, теперь мы более подробно изучим управление соленоидом с помощью Arduino.

Как работает соленоидный клапан?

Соленоид - это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Он имеет катушку, намотанную на проводящий материал, эта установка действует как электромагнит. Преимущество электромагнита перед естественным магнитом состоит в том, что он может включаться или выключаться, когда это необходимо, путем подачи питания на катушку. Таким образом, когда катушка находится под напряжением, тогда, согласно закону Фарадея, проводник с током имеет вокруг себя магнитное поле, так как проводник представляет собой катушку, магнитное поле достаточно сильное, чтобы намагничивать материал и создавать линейное движение.

Принцип действия аналогичен реле, внутри него находится катушка, которая при подаче напряжения втягивает в себя проводящий материал (поршень), позволяя течь жидкости. А в обесточенном состоянии толкает поршень обратно в предыдущее положение с помощью пружины и снова блокирует поток жидкости.

Во время этого процесса катушка потребляет большое количество тока, а также создает проблему гистерезиса, поэтому невозможно управлять катушкой соленоида напрямую через логическую схему. Здесь мы используем соленоидный клапан 12 В, который обычно используется для управления потоком жидкости. Соленоид потребляет непрерывный ток 700 мА при включении и пиковый ток около 1,2 А, поэтому мы должны учитывать эти вещи при разработке схемы привода соленоида для этого конкретного электромагнитного клапана.

Необходимые компоненты

• Arduino UNO
• Соленоидный клапан
• IRF540 МОП-транзистор
• Кнопка - 2 шт.
• Резистор (10к, 100к)
• Диод - 1Н4007
• Макетная плата
• Подключение проводов

Принципиальная электрическая схема

Принципиальная схема электромагнитного клапана, управляемого Arduino, приведена ниже:

Пояснение к коду программирования

Полный код для электромагнитного клапана Arduino дается в конце. Здесь мы объясняем полную программу, чтобы понять работу проекта.

Во-первых, мы определили цифровой контакт 9 как выход для соленоида, а цифровые контакты 2 и 3 как входные контакты для кнопок.

void setup () { pinMode (9, ВЫХОД); pinMode (2, ВХОД); pinMode (3, ВХОД); }

Теперь в пустой петле включите или выключите соленоид в зависимости от состояния цифровых контактов 2 и 3, где две кнопки подключены для включения и выключения соленоида.

void loop () { if (digitalRead (2) == HIGH) { digitalWrite (9, HIGH); задержка (1000); } иначе, если (digitalRead (3) == HIGH) { digitalWrite (9, LOW); задержка (1000); } }

Управление соленоидным клапаном от Arduino

После загрузки полного кода в Arduino вы сможете включать и выключать соленоид с помощью двух кнопок. Светодиод также прикреплен к соленоиду для индикации. Полное рабочее видео дано в конце этого урока.

Когда кнопка 1 нажата, Arduino отправляет ВЫСОКУЮ логику на клемму затвора полевого МОП-транзистора IRF540, подключенного к 9- ^му выводу Arduino. Поскольку IRF540 является N-канальным полевым МОП-транзистором, поэтому, когда его вывод затвора становится ВЫСОКИМ, он разрешает протекание тока от стока к истоку и включает соленоид.

Точно так же, когда мы нажимаем кнопку 2, Arduino отправляет логику LOW на клемму затвора полевого МОП-транзистора IRF540, которая выключает соленоид.

Чтобы узнать больше о роли полевых МОП-транзисторов в управлении соленоидом, вы можете проверить схему драйвера соленоида.