Arduino Nano ESP32 - Válvula de Água/Líquido

Este tutorial mostra como controlar o fluxo de um líquido, como água, cerveja ou óleo, usando o Arduino Nano ESP32 e uma válvula solenoide. É o mesmo para controlar o fluxo de gás.

A válvula pode ser acionada por um relé ou por um módulo MOSFET. Os dois simplesmente abrem e fecham a válvula. A diferença está na forma como eles acionam: o módulo MOSFET não faz barulho de clique, é mais rápido e não tem contatos de metal que se desgastam com o tempo. Vamos mostrar primeiro o relé e depois como usar um módulo MOSFET.

Hardware Necessário

1	×	Arduino Nano ESP32
1	×	Cabo USB Tipo-A para Tipo-C (para PC com USB-A)
1	×	Cabo USB Tipo-C para Tipo-C (para PC com USB-C)
1	×	Relé
1	×	(Alternativa) MOSFET Module (AOD4184, LR7843 or FR120N)
1	×	Liquid Solenoid Valve
1	×	Fonte de Alimentação 12V
1	×	(Opcional) Conector de Alimentação DC
1	×	Protoboard
1	×	Fios Jumper
1	×	(Recomendado) Placa de Expansão com Bornes de Parafuso para Arduino Nano
1	×	(Recomendado) Placa de Expansão Breakout para Arduino Nano
1	×	(Recomendado) Divisor de Alimentação para Arduino Nano ESP32

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Sobre a Válvula de Água/Líquido

Pinagem

A válvula solenoide geralmente tem dois terminais:

Pino positivo (+) (vermelho): precisa ser conectado aos 12V da fonte de alimentação DC
Pino negativo (-) (preto ou outra cor): precisa ser conectado ao GND da fonte de alimentação DC

Como a Válvula de Água/Líquido Funciona

Normalmente, a válvula fica fechada. Quando 12V DC são aplicados aos dois terminais, a válvula abre e a água/líquido pode fluir.

※ Nota:

Em alguns tipos de válvula, há uma gaxeta no interior, então é necessária uma pressão mínima para abrir a válvula (depois que os 12V DC são aplicados). A pressão pode ser criada pelo fluxo do líquido.
Em alguns tipos de válvula, o líquido só pode fluir em uma direção.

Como Controlar a Válvula Solenoide de Água/Líquido

Se a válvula for alimentada por uma fonte de 12V, ela abre. Para controlar a válvula, precisamos usar um relé entre o Arduino Nano ESP32 e a válvula. O Arduino Nano ESP32 pode controlar a válvula solenoide por meio do relé. Saiba mais sobre o relé no tutorial Arduino Nano ESP32 - Relé

Em vez de um relé, você pode usar um módulo MOSFET. Você pode ver como este módulo funciona no tutorial Arduino Nano ESP32 - Módulo MOSFET.

Relé vs Módulo MOSFET para uma Válvula Solenoide

	Relé	Módulo MOSFET
Controle da válvula	abre / fecha	abre / fecha (sem PWM para uma válvula)
Som do acionamento	faz clique	silencioso
Resposta	lenta, alguns milissegundos	muito rápida
Desgaste	os contatos se desgastam	sem contatos móveis
Tipo de válvula	válvula AC ou DC	somente válvula DC
Alimentação da válvula	qualquer, conforme a capacidade do relé	cerca de 6V ou mais
Isolação	sim (bobina e contatos)	sim (optoacoplador PC817)
Bom para	válvulas AC, uso simples	válvulas DC que abrem e fecham com frequência

Uma válvula solenoide deve ficar totalmente aberta ou totalmente fechada, então não use PWM com ela. Os dois jeitos dão o mesmo resultado. Escolha o módulo MOSFET para uma válvula DC de 12V que liga e desliga muitas vezes por dia. Escolha o relé para uma válvula AC.

Diagrama de Ligação

This image is created using Fritzing. Click to enlarge image

Código para Arduino Nano ESP32

O código abaixo liga a válvula de água por cinco segundos e desliga por cinco segundos, repetidamente,

/* * Este código de Arduino Nano ESP32 foi desenvolvido por pt.newbiely.com * Este código de Arduino Nano ESP32 é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição. * Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite: * https://pt.newbiely.com/tutorials/arduino-nano-esp32/arduino-nano-esp32-water-liquid-valve */ #define RELAY_PIN D2 // The Arduino Nano ESP32 pin connected to the water valve via the relay // The setup function runs once on reset or power-up void setup() { // initialize digital pin A5 as an output. pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT); } // The loop function repeats indefinitely void loop() { digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); // open valve 5 seconds delay(5000); digitalWrite(RELAY_PIN, LOW); // close valve 5 seconds delay(5000); }

Passos Rápidos

Para começar com o Arduino Nano ESP32, siga estes passos:

Se você é novo no Arduino Nano ESP32, consulte o tutorial sobre como configurar o ambiente para o Arduino Nano ESP32 no Arduino IDE.
Ligue os componentes de acordo com o diagrama fornecido.
Conecte a placa Arduino Nano ESP32 ao seu computador usando um cabo USB.
Abra o Arduino IDE no seu computador.
Selecione a placa Arduino Nano ESP32 e a porta COM correspondente.* Copie o código acima e cole no Arduino IDE
Compile e faça o upload do código para a placa Arduino Nano ESP32 clicando no botão Upload do Arduino IDE
Verifique o fluxo de água

Explicação do Código

O código do Arduino Nano ESP32 acima contém uma explicação linha por linha. Leia os comentários no código!

Como Usar o Módulo MOSFET para Controlar a Válvula de Água/Líquido

Você pode tirar o relé e colocar um módulo MOSFET no lugar dele. A válvula continua apenas abrindo e fechando, mas sem o clique.

Nesta página, o relé usa o D2 e o módulo MOSFET usa o D9. Como os pinos são diferentes, cada ligação tem seu próprio código.

Diagrama de Ligação

This image is created using Fritzing. Click to enlarge image

Arduino Nano ESP32 / Alimentação	Módulo MOSFET
D9	pino PWM
GND	pino GND
Adaptador 12V +	terminal +
Válvula + (vermelho)	terminal + (compartilhado com o + do adaptador)
Válvula −	terminal LOAD
Adaptador 12V −	terminal −

A válvula tem uma bobina no interior, então adicione um diodo flyback (1N4007 ou 1N5819) entre os dois terminais dela. O lado da faixa (cátodo) vai para o + da válvula.

Código

O código abaixo segue a mesma ideia do código do relé: ele coloca o D9 em HIGH para abrir a válvula por 5 segundos e depois em LOW para fechá-la por 5 segundos, de novo e de novo.

/* * Este código de Arduino Nano ESP32 foi desenvolvido por pt.newbiely.com * Este código de Arduino Nano ESP32 é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição. * Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite: * https://pt.newbiely.com/tutorials/arduino-nano-esp32/arduino-nano-esp32-water-liquid-valve */ #define MOSFET_PIN D9 // The Arduino Nano ESP32 pin D9 connected to the PWM pin of the MOSFET module // The setup function runs once on reset or power-up void setup() { pinMode(MOSFET_PIN, OUTPUT); // set the pin as an output } // The loop function repeats indefinitely void loop() { digitalWrite(MOSFET_PIN, HIGH); // open the valve for 5 seconds delay(5000); digitalWrite(MOSFET_PIN, LOW); // close the valve for 5 seconds delay(5000); }

Uma válvula só deve receber ON total ou OFF total, nunca PWM. Por isso esta página não usa o código de fade do tutorial do módulo MOSFET.

Passos Rápidos

Ligue os componentes de acordo com o diagrama acima.
Conecte o Arduino Nano ESP32 ao seu computador e abra o Arduino IDE, como nos Passos Rápidos do relé.
Copie o código acima, depois compile e faça o upload dele para o Arduino Nano ESP32.
Ligue o adaptador de 12V na tomada.
Verifique o fluxo de água. A válvula abre por 5 segundos e fecha por 5 segundos, mas agora sem nenhum clique.

Dica: o módulo MOSFET só pode acionar DC, e a alimentação da válvula deve ser de cerca de 6V ou mais. Se a sua válvula funciona com AC, use o relé.

Vídeo

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