Arduino Nano - Válvula de Água/Líquido

Este tutorial ensina você a usar um Arduino Nano e uma válvula solenoide para controlar o fluxo de líquidos como água, cerveja e óleo. Os mesmos princípios valem para controlar o fluxo de gás.

Para abrir e fechar a válvula, o Nano pode usar um relé ou um módulo MOSFET. Os dois apenas abrem ou fecham a válvula, porque uma válvula solenoide funciona somente em ON/OFF. O módulo MOSFET tem outras vantagens: ele comuta sem clique, reage mais rápido e não tem contatos que se desgastam. Este tutorial mostra as duas formas.

Hardware Necessário

1	×	Official Arduino Nano
1	×	Alternatively, DIYables Nano V3.0 Development Board
1	×	Cabo USB A para Mini-B
1	×	Relé
1	×	(Alternativa) MOSFET Module (AOD4184, LR7843 or FR120N)
1	×	Liquid Solenoid Valve
1	×	Fonte de Alimentação 12V
1	×	Conector de Alimentação DC
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

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Sobre a Válvula de Água/Líquido

Pinagem da Válvula de Água/Líquido

Uma válvula solenoide normalmente tem dois terminais:

O pino Positivo (+) (que geralmente é vermelho) deve ser conectado ao 12V de uma fonte de alimentação DC
O pino Negativo (-) (que geralmente é preto ou de outra cor) deve ser conectado ao GND de uma 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 o líquido/água pode passar.

※ Nota:

Há um conjunto de gaxetas no interior, então é necessária uma pressão mínima para abrir a válvula depois que 12V DC são aplicados. Essa pressão pode ser gerada pelo fluxo do líquido.

Como Controlar a Válvula Solenoide de Água/Líquido usando o Arduino Nano

Se a válvula for alimentada por uma fonte de 12V, ela abrirá. Para controlar a válvula, é preciso usar um relé entre o Arduino Nano e a válvula. A válvula solenoide pode ser gerenciada pelo Arduino Nano por meio do relé.

Se você não está familiarizado com relés (pinagem, como funcionam, como programar etc.), consulte o Tutorial Arduino Nano - Relé para mais informações.

Se o módulo MOSFET é novidade para você, veja o tutorial Arduino Nano - Módulo MOSFET para conhecer seus pinos e como ele funciona.

Relé vs Módulo MOSFET para Válvula Solenoide

	Relé	Módulo MOSFET
Controle da válvula	aberta ou fechada (ON/OFF)	aberta ou fechada (ON/OFF)
Ruído	o relé faz um clique a cada comutação	silencioso, somente a própria válvula faz som
Tempo de comutação	lento, alguns milissegundos	muito rápido
Desgaste	os contatos se desgastam após muitos ciclos	sem contatos móveis
Alimentação da válvula	AC ou DC	somente DC
Tensão da válvula	qualquer (dentro da especificação)	cerca de 6V ou mais
Isolamento	sim, bobina e contatos	sim, optoacoplador PC817
Indicado para	válvulas AC, projetos simples	válvulas DC de 12V que abrem e fecham com frequência

Não envie um sinal PWM para uma válvula solenoide. Ela precisa de potência total para abrir. Para uma válvula DC de 12V que comuta muitas vezes por dia, o módulo MOSFET é uma boa escolha. Para uma válvula AC, use o relé.

Diagrama de Ligação

This image is created using Fritzing. Click to enlarge image

Código Arduino Nano para Controlar a Válvula de Líquido

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

/* * Este código de Arduino Nano foi desenvolvido por pt.newbiely.com * Este código de Arduino Nano é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição. * Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite: * https://pt.newbiely.com/tutorials/arduino-nano/arduino-nano-water-liquid-valve */ #define RELAY_PIN 2 // The Arduino Nano pin connected to the IN pin of 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

Conecte o cabo USB ao Arduino Nano e ao PC.
Abra o Arduino IDE e selecione a placa e a porta apropriadas.
Copie o código e abra-o no Arduino IDE.
Clique no botão Upload no Arduino IDE para compilar e fazer o upload do código para o Arduino Nano.
Meça a vazão da água.

Explicação do Código

Confira a explicação linha por linha contida nos comentários do código-fonte!

Como Controlar a Válvula Solenoide com o Módulo MOSFET

Você também pode abrir e fechar a válvula com um módulo MOSFET no lugar do relé. A válvula continua funcionando somente em ON/OFF, mas a comutação é silenciosa e não há contatos para se desgastar.

Observe que o relé e o módulo MOSFET não compartilham um pino nesta página. O relé está no D2, enquanto o módulo MOSFET está no D9. Por isso, cada ligação vem com seu próprio código.

Diagrama de Ligação

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Veja A melhor forma de alimentar o Arduino Nano e outros componentes.

De	Para
Pino D9 do Arduino Nano	Pino PWM do módulo MOSFET
GND do Arduino Nano	Pino GND do módulo MOSFET
+ do adaptador de 12V e + da válvula	+ do módulo MOSFET (os dois neste mesmo terminal)
− da válvula	LOAD do módulo MOSFET
− do adaptador de 12V	− do módulo MOSFET

A válvula tem uma bobina, então adicione um diodo de roda livre (1N4007 ou 1N5819) entre os terminais da válvula, com a faixa (cátodo) no + da válvula.

Código Arduino Nano

A ideia é a mesma do código do relé: HIGH no D9 abre a válvula por cinco segundos, e LOW a fecha por cinco segundos.

/* * Este código de Arduino Nano foi desenvolvido por pt.newbiely.com * Este código de Arduino Nano é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição. * Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite: * https://pt.newbiely.com/tutorials/arduino-nano/arduino-nano-water-liquid-valve */ #define MOSFET_PIN 9 // The Arduino Nano 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 solenoide deve receber somente ON total ou OFF total, nunca PWM. Por isso, o código de fade do tutorial do módulo MOSFET não é usado aqui.

Passos Rápidos

Ligue o módulo MOSFET e a válvula como mostrado no diagrama.
Conecte o cabo USB ao Arduino Nano e ao PC.
Abra o Arduino IDE e selecione a placa e a porta, como descrito nos Passos Rápidos do relé.
Copie o código acima e faça o upload dele para o Arduino Nano.
Conecte o adaptador de 12V. A válvula abre por cinco segundos e fecha por cinco segundos, e você não ouvirá o clique de um relé.

Dica: o módulo MOSFET funciona somente com válvulas DC, e a tensão de alimentação da válvula deve ser de pelo menos cerca de 6V. Para uma válvula AC, continue usando o relé.

Vídeo

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