아두이노 물/액체 밸브
이 튜토리얼에서는 아두이노와 솔레노이드 밸브를 사용하여 물, 맥주, 기름과 같은 액체 흐름을 제어하는 방법을 배우게 됩니다. 가스 흐름을 제어하는 것도 마찬가지입니다.
솔레노이드 밸브는 릴레이 또는 MOSFET 모듈로 스위칭할 수 있습니다. 솔레노이드 밸브에는 PWM을 사용하면 안 되므로, 둘 다 밸브를 열고 닫기만 합니다. 그렇다면 왜 MOSFET 모듈을 사용할까요? 딸깍 소리 없이 스위칭하고, 더 빠르며, 마모되는 접점이 없기 때문입니다. 먼저 릴레이를 보여 드리고, 그다음 MOSFET 모듈로 바꾸는 방법을 보여 드립니다.
준비물
| 1 | × | 아두이노 우노 R3 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | USB 2.0 타입 A-to-B 케이블 (USB-A PC용) | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | USB 2.0 타입 C-to-B 케이블 (USB-C PC용) | 아마존 | |
| 1 | × | 릴레이 | 아마존 | |
| 1 | × | (또는) MOSFET Module (AOD4184, LR7843 or FR120N) | 아마존 | |
| 1 | × | Liquid Solenoid Valve | 아마존 | |
| 1 | × | 12V 전원 어댑터 | 아마존 | |
| 1 | × | DC 커넥터 전원 연결 잭 플러그 소켓 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 점퍼케이블 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노용 스크루 터미널 블록 쉴드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) Sensors/Servo Expansion Shield for Arduino Uno | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노용 브레드보드 쉴드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노용 케이스 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노용 프로토타이핑 베이스 플레이트 & 브레드보드 키트 | 아마존 |
물/액체 밸브에 관하여
핀아웃
솔레노이드 밸브는 보통 두 개의 단자를 가지고 있습니다:
- 양극 (+) 핀 (빨간색): DC 전원 공급 장치의 12V에 연결해야 합니다.
- 음극 (-) 핀 (검정색 또는 기타): DC 전원 공급 장치의 GND에 연결해야 합니다.
물/액체 밸브 작동 원리
보통 밸브는 닫혀 있습니다. 두 단자에 12V DC가 인가되면 밸브가 열리고 물/액체가 흐를 수 있습니다.
※ 주의:
- 일부 종류의 밸브에는 내부에 가스켓 배열이 있어서 밸브를 열기 위해 (12V DC가 적용된 후) 최소한의 압력이 필요합니다. 이 압력은 액체 흐름에 의해 생성될 수 있습니다.
- 일부 종류의 밸브에서는 액체가 오직 한 방향으로만 흐를 수 있습니다.
물/액체 솔레노이드 밸브 제어 방법
밸브가 12V 전원으로 구동되면 열립니다. 밸브를 제어하려면 Arduino와 밸브 사이에 릴레이를 사용해야 합니다. Arduino는 릴레이를 통해 솔레노이드 밸브를 제어할 수 있습니다. 릴레이(핀아웃, 작동 방식, 프로그래밍 방법 등)에 대해 모른다면, 아두이노 - 릴레이에서 릴레이에 대해 배워보세요.
다른 방법인 MOSFET 모듈에는 별도의 가이드가 있습니다: 아두이노 - MOSFET 모듈. 핀과 작동 방식을 알아보려면 읽어 보세요.
솔레노이드 밸브용 릴레이 vs MOSFET 모듈
| 릴레이 | MOSFET 모듈 | |
|---|---|---|
| 밸브 제어 | 열기 / 닫기 | 열기 / 닫기 (밸브에는 PWM 사용 안 함) |
| 스위치 소리 | 딸깍 소리 | 조용함 |
| 반응 시간 | 느림, 밀리초 | 매우 빠름 |
| 마모 | 여러 번 반복하면 접점이 마모됨 | 움직이는 접점이 없음 |
| 밸브 종류 | AC 또는 DC 밸브 | DC 밸브만 가능 |
| 밸브 전원 | 릴레이 정격 내의 모든 전압 | 약 6V 이상 |
| 절연 | 예(코일과 접점) | 예(PC817 포토커플러) |
| 적합한 용도 | AC 밸브, 단순한 열기/닫기 | 자주 열고 닫는 12V DC 밸브, 조용한 프로젝트 |
12V DC 밸브에는 둘 다 사용할 수 있습니다. 밸브가 하루에 여러 번 열리고 닫히거나 릴레이의 딸깍 소리가 거슬린다면 MOSFET 모듈을 선택하세요. 유량 제어는 기대하지 마세요: 밸브는 열려 있거나 닫혀 있을 뿐입니다.
선연결
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
점퍼 와이어를 헤더에 꽂는 것은 빠르지만, 전선이 빠질 수 있습니다. Proto Screw Terminal Block Shield 또는 Screw Shield V2를 사용해 보세요. Arduino 위에 장착되며, 각 핀마다 나사 단자가 있습니다. 아래는 Screw Shield V2를 사용한 배선도입니다.
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
아두이노 코드
아래 코드는 물 밸브를 5초 간격으로 반복해서 켜고 5초 간격으로 끕니다.
사용 방법
- Arduino를 USB 케이블을 통해 PC에 연결하세요
- Arduino IDE를 열고, 올바른 보드와 포트를 선택하세요
- 위의 코드를 복사하고 Arduino IDE로 열기
- Arduino IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 코드를 Arduino에 업로드하세요
- 물의 흐름을 확인하세요
코드 설명
위의 아두이노 코드의 주석 라인에서 설명을 찾을 수 있습니다.
MOSFET 모듈로 물 밸브 제어하는 방법
릴레이를 빼고 그 자리에 MOSFET 모듈을 넣을 수 있습니다. 그러면 밸브가 조용히 열리고 닫힙니다.
이 페이지에서 릴레이와 MOSFET 모듈은 서로 다른 핀을 사용합니다. 릴레이는 핀 4를, MOSFET 모듈은 핀 D9를 사용합니다. 따라서 각 배선에는 자체 코드가 있습니다.
배선도
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
| Arduino / 전원 / 밸브 | MOSFET 모듈 |
|---|---|
| Arduino 핀 D9 | PWM |
| Arduino GND | GND |
| 어댑터 + (12V) | + |
| 밸브 + (빨간색) | + (어댑터 +와 공유) |
| 밸브 − | LOAD |
| 어댑터 − | − |
밸브에는 코일이 있으므로 밸브 단자 양쪽에 플라이백 다이오드(1N4007 또는 1N5819)가 필요합니다. 줄무늬(캐소드)는 밸브 +에, 다른 쪽 다리는 밸브 −에 연결합니다.
아두이노 코드
코드는 릴레이 코드와 같은 방식입니다: HIGH는 밸브를 5초 동안 열고, LOW는 5초 동안 닫으며, 이를 계속 반복합니다. 유일한 차이는 핀입니다: D9.
밸브에는 완전히 켜거나 완전히 끄는 신호만 보내야 하며, PWM은 절대 안 됩니다. 그래서 이 페이지에서는 MOSFET 모듈 튜토리얼의 페이드 코드를 사용하지 않습니다.
빠른 단계
- 위와 같이 밸브와 MOSFET 모듈을 연결하세요.
- USB 케이블로 Arduino를 PC에 연결하세요.
- Arduino IDE를 열고 릴레이 빠른 단계와 같은 방법으로 올바른 보드와 포트를 선택하세요.
- 위의 코드를 복사하여 Arduino에 업로드하세요.
- 12V 전원 어댑터를 꽂으세요.
- 물의 흐름을 확인하세요. 밸브가 5초 동안 열리고 5초 동안 닫힙니다. 이제 릴레이의 딸깍 소리는 들리지 않습니다.
MOSFET 모듈은 DC 밸브에서만 작동하며 약 6V 이상의 전원이 필요합니다. AC 밸브에는 릴레이를 그대로 사용하세요.
동영상
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