ソレノイドは、多くのプロセス自動化システムで非常に一般的に使用されているアクチュエータです。ソレノイドには多くの種類があります。たとえば、水やガスのパイプラインを開閉するために使用できるソレノイドバルブや、直線運動を生成するために使用されるソレノイドプランジャーがあります。私たちのほとんどが遭遇するであろうソレノイドの非常に一般的な用途の1つは、丁洞のドアベルです。ドアベルの内部にはプランジャータイプのソレノイドコイルがあり、AC電源で通電すると小さなロッドが上下に動きます。このロッドは、ソレノイドの両側に配置された金属プレートに当たり、心地よいディンドンの音を出します。また、車両のスターターとして、またはROおよびスプリンクラーシステムのバルブとしても使用されます。
以前はArduinoとソレノイドを使用して自動ウォーターディスペンサーを構築していましたが、今度はArduinoを使用したソレノイドの制御について詳しく学習し ます。電磁弁はどのように機能しますか？
ソレノイドは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する装置です 。導電性材料にコイルが巻かれているため、このセットアップは電磁石として機能します。天然磁石に対する電磁石の利点は、コイルに通電することで必要に応じてオンまたはオフにできることです。したがって、コイルが通電されると、ファラデーの法則によれば、導体はコイルであるため、磁場は材料を磁化して線形運動を生成するのに十分な強さであるため、その周りに磁場があります。
動作原理はリレーに似ており、内部にコイルがあり、通電すると内部の導電性材料（ピストン）を引っ張って液体の流れを可能にします。また、電源を切ると、スプリングを使用してピストンを前の位置に押し戻し、液体の流れを再び遮断します。
このプロセス中、コイルには大量の電流が流れ、ヒステリシスの問題も発生するため、論理回路を介してソレノイドコイルを直接駆動することはできません。ここでは、液体の流れを制御するために一般的に使用される12Vソレノイドバルブを使用しています。ソレノイドには、通電時に700mAの連続電流が流れ、ピークは1.2A近くになるため、この特定のソレノイドバルブのソレノイドドライバ回路を設計する際には、これらのことを考慮する必要があります。
必要なコンポーネント
- Arduino UNO
- 電磁弁
- IRF540 MOSFET
- 押しボタン–2個
- 抵抗器（10k、100k）
- ダイオード– 1N4007
- ブレッドボード
- 接続線
回路図
Arduino制御ソレノイドバルブの回路図を以下に示します。
プログラミングコードの説明
Arduinoソレノイドバルブの完全なコードは最後に記載されています。ここでは、プロジェクトの動作を理解するための完全なプログラムについて説明します
まず、デジタルピン9をソレノイドの出力として定義し、デジタルピン2と3をボタンの入力ピンとして定義しました。
void setup（）{ pinMode（9、OUTPUT）; pinMode（2、INPUT）; pinMode（3、INPUT）; }
ボイドループ になっ たら 、デジタルピン2と3のステータスに基づいてソレノイドをオンまたはオフにします。ここでは、2つの押しボタンが接続されてソレノイドをオンまたはオフにします。
void loop（）{ if（digitalRead（2）== HIGH） { digitalWrite（9、HIGH）; delay（1000）; } else if（digitalRead（3）== HIGH） { digitalWrite（9、LOW）; delay（1000）; } }
Arduinoからの電磁弁の制御
完全なコードをArduinoにアップロードした後、2つのプッシュボタンを使用してソレノイドのオンとオフを切り替えることができます。表示用のソレノイドもLEDに付いています。このチュートリアルの最後に、完全な作業ビデオがあります。
ボタン1が押されると、ArduinoはArduinoの9番目のピンに接続されたMOSFETIRF540のゲート端子にHIGHロジックを送信します。IRF540はNチャネルMOSFETであるため、ゲート端子がHIGHになると、ドレインからソースに電流が流れ、ソレノイドがオンになります。
同様に、ボタン2を押すと、ArduinoはMOSFET IRF540のゲート端子にLOWロジックを送信し、ソレノイドをオフにします。
ソレノイドの駆動におけるMOSFETの役割について詳しくは、ソレノイドドライバ回路を確認してください。