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使用Arduino开发板控制电磁阀的方法

电磁阀(Solenoid Valve)是许多过程自动化系统中非常常用的执行机构。电磁阀有许多类型,例如,可用于打开或关闭水或气体管道的电磁阀,以及用于产生线性运动的电磁柱塞。我们大多数人都会遇到一种非常常见的电磁阀应用是叮咚门铃。门铃内部有一个柱塞式电磁线圈,当交流电源通电时,上下移动一个小杆。该杆将撞击位于电磁阀两侧的金属板,以产生舒缓的叮咚声。它还可用作车辆的起动器或喷水灭火系统中的阀门。

在本篇文章中,我们将详细介绍如何使用Arduino开发板控制电磁阀。

电磁阀是如何工作的?

电磁阀是一种将电能转换为机械能的装置。它的线圈缠绕在导电材料上,这种装置起到电磁铁的作用。电磁铁相对于天然磁铁的优点在于,当需要通过激励线圈时可以打开或关闭电磁铁。因此,当线圈通电时,根据法拉第定律,载流导体在其周围具有磁场,因为导体是线圈,磁场足够强以磁化材料并产生线性运动。

使用Arduino开发板控制电磁阀的方法

其工作原理类似于继电器,其内部有一个线圈,通电时,将导电材料(活塞)拉入其中,从而允许液体流动。当断电时,它使用弹簧将活塞推回到先前位置,并再次阻止液体流动。

在此过程中,线圈需要大量电流并产生滞后问题,因此不可能通过逻辑电路直接驱动电磁线圈。这里我们使用12V电磁阀,它通常用于控制液体流量。电磁阀在通电时需要700mA的连续电流,峰值接近1.2A,因此在为这种特殊的电磁阀设计电磁阀驱动电路时,我们必须考虑这些因素。

需要的组件

●     Arduino UNO开发板

●     电磁阀

●     IRF540 MOSFET

●     按钮

●     电阻(10k,100k)

●     二极管1N4007

●     面包板

●     连接导线

电路原理图

使用Arduino控制电磁阀的电路图如下:

使用Arduino开发板控制电磁阀的方法

编程代码说明

在本文的末尾处给出了Arduino控制电磁阀的完整代码。在这里,我们将解释一下程序,以了解项目的工作过程。

首先,我们将数字引脚9定义为电磁阀的输出引脚,数字引脚2和3定义为按钮的输入引脚。

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

在loop()函数中,根据数字引脚2和3的状态打开或关闭电磁阀,这些引脚连接到两个按钮以打开和关闭电磁阀。

voidloop() {if(digitalRead(2)==HIGH){    digitalWrite(9,HIGH);    delay(1000);}else if(digitalRead(3)==HIGH){    digitalWrite(9,LOW);    delay(1000);}}

Arduino控制电磁阀

将完整的代码上传到Arduino开发板后,您可以通过两个按钮打开和关闭电磁阀。电磁阀还连接了一个LED用于指示状态。

使用Arduino开发板控制电磁阀的方法

当按下按钮1时,Arduino开发板向MOSFET IRF540的栅极发送一个HIGH电平,栅极端子连接在Arduino的第9个引脚上。由于IRF540是一个N沟道MOSFET,因此当其栅极变为高电平时,它允许电流从漏极流向源极,从而打开电磁阀。

类似地,当我们按下按钮2时,Arduino向MOSFET IRF540的栅极发送一个LOW电平,使得电磁阀关闭。

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