Com controlar una electrovàlvula amb arduino

Els solenoides són actuadors molt utilitzats en molts sistemes d'automatització de processos. Hi ha molts tipus de solenoides, per exemple, hi ha electrovàlvules que es poden utilitzar per obrir o tancar conduccions d’aigua o gas i hi ha pistons solenoides que s’utilitzen per produir moviment lineal. Una aplicació molt comuna del solenoide amb la qual ens hauríem trobat la majoria és el timbre de ding-dong. El timbre de la porta té una bobina de solenoide del tipus èmbol al seu interior, que quan s’alimenta per una font d’alimentació de CA farà moure una petita vareta amunt i avall. Aquesta vareta impactarà contra les plaques metàl·liques col·locades a banda i banda del solenoide per produir un so calmant del ding ding. També s’utilitza com a arrencadors en vehicles o com a vàlvula en sistemes RO i aspersors.

Anteriorment vam construir un dispensador automàtic d’aigua amb Arduino i Solenoid, ara aprendrem el control del solenoide amb Arduino amb més detall.

Com funciona una electrovàlvula?

Un solenoide és un dispositiu que converteix l’energia elèctrica en energia mecànica. Té una bobina enrotllada sobre un material conductor, aquesta configuració actua com un electroimant. L’avantatge d’un electroimant sobre l’imant natural és que es pot activar o desactivar quan es requereix mitjançant l’energia de la bobina. Així, quan la bobina s’energia, segons la llei actual, el conductor que porta corrent té un camp magnètic al seu voltant, ja que el conductor és una bobina, el camp magnètic és prou fort per magnetitzar el material i crear un moviment lineal.

El principi de funcionament és similar al relé, té una bobina al seu interior que, quan s’energia, estira el material conductor (pistó) al seu interior, permetent així el flux de líquid. I quan es desconnecta, empeny el pistó cap enrere en la posició anterior mitjançant la molla i torna a bloquejar el flux de líquid.

Durant aquest procés, la bobina atrau una gran quantitat de corrent i també produeix problemes d'histèresi, per tant no és possible conduir una bobina de solenoide directament a través d'un circuit lògic. Aquí fem servir una electrovàlvula de 12V que s’utilitza habitualment per controlar el flux de líquids. El solenoide extreu un corrent continu de 700 mA quan s’alimenta i un pic d’aproximadament 1,2 A, de manera que hem de tenir en compte aquestes coses a l’hora de dissenyar el circuit de control de solenoide per a aquesta electrovàlvula en particular.

Components necessaris

• Arduino UNO
• Electrovàlvula
• MOSFET IRF540
• Polsador: 2 núms.
• Resistència (10k, 100k)
• Diode: 1N4007
• Taula de pa
• Connexió de cables

Esquema de connexions

A continuació es mostra el diagrama de circuits de la electrovàlvula controlada per Arduino:

Explicació del codi de programació

Al final es dóna el codi complet de la electrovàlvula Arduino. Aquí expliquem el programa complet per entendre el funcionament del projecte

En primer lloc, hem definit el pin digital 9 com a sortida del solenoide i el pin digital 2 i 3 com a pins d'entrada per als botons.

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

Ara, en bucle buit, activeu o desactiveu el solenoide en funció de l'estat dels pins digitals 2 i 3, on es connecten dos botons per activar i apagar el solenoide.

bucle buit () { if (digitalRead (2) == HIGH) { digitalWrite (9, HIGH); retard (1000); } else if (digitalRead (3) == HIGH) { digitalWrite (9, BAIX); retard (1000); } }

Control d’una electrovàlvula des d’un Arduino

Després de penjar el codi complet a l’Arduino, podreu activar i desactivar el solenoide amb l’ajut de dos botons. També es connecta un LED amb solenoide per a indicacions. Al final d’aquest tutorial es proporciona un vídeo de treball complet.

Quan es prem el botó 1, Arduino enviar un lògic alt a terminal de porta de l'MOSFET IRF540, connectat a el 9 ^º pin de l'Arduino. Com que l’IRF540 és un MOSFET de canal N, de manera que, quan el terminal de la porta es posa ALTA, permet el flux de corrent des del drenatge a la font i encén el solenoide.

De la mateixa manera, quan premem el botó 2, Arduino envia una lògica BAIXA al terminal de la porta del MOSFET IRF540 que fa que s’apagui el solenoide.

Per obtenir més informació sobre el paper dels MOSFET en la conducció del solenoide, podeu consultar el circuit del controlador del solenoide.