ESP32 - Wasser-/Flüssigkeitsventil
Dieses Tutorial zeigt Ihnen, wie Sie den Durchfluss von Flüssigkeiten wie Wasser, Bier und Öl mit einem ESP32 unter MicroPython und einem Magnetventil steuern. Wir behandeln:
- Wie Sie das Magnetventil an den ESP32 anschließen
- Wie Sie MicroPython-Code für den ESP32 schreiben, um das Wasserventil zu steuern.
- Wie Sie das Ventil mit einem MOSFET-Modul statt mit einem Relais öffnen und schließen.
Das Ventil kann von einem Relais oder von einem MOSFET-Modul geschaltet werden. Beide können das Ventil nur öffnen (EIN) oder schließen (AUS), denn ein Magnetventil hat keine Einstellung „halb offen“. Warum also ein MOSFET-Modul verwenden? Es schaltet ohne Klick, es ist viel schneller, und es hat keine Metallkontakte, die sich abnutzen. Sie lernen hier beide Wege kennen.
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables ESP32 Starter-Kit (ESP32 enthalten) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Überblick über Water/Liquid Valve
Pinbelegung
Ein Magnetventil hat typischerweise zwei Anschlüsse:
- Verbinden Sie den positiven (+) Pin (rot) mit der 12V-DC-Stromversorgung.
- Verbinden Sie den negativen (-) Pin (schwarz oder eine andere Farbe) mit GND der DC-Stromversorgung.
Wie das Wasser-/Flüssigkeitsventil funktioniert
Normalerweise bleibt das Ventil geschlossen. Wenn Sie 12V DC an die beiden Anschlüsse anlegen, öffnet sich das Ventil und lässt Wasser oder andere Flüssigkeiten hindurchfließen.
※ Notiz:
Einige Ventile haben eine Dichtung und benötigen einen bestimmten Druck, um sich beim Anlegen von 12V DC zu öffnen. Dieser Druck wird durch den Flüssigkeitsstrom erzeugt. Außerdem lassen manche Ventile Flüssigkeit nur in eine Richtung fließen.
So steuern Sie ein Wasser-/Flüssigkeits-Magnetventil
Wenn das Ventil mit 12V versorgt wird, öffnet es sich. Um das Ventil mit einem ESP32 zu steuern, benötigen Sie ein Relais. Der ESP32 sendet Signale an das Relais, das dann das Ventil steuert. Wenn Sie nicht wissen, wie ein Relais funktioniert, welche Pinbelegung es hat oder wie man es einrichtet, lesen Sie das ESP32 MicroPython Relais-Tutorial.
Ein MOSFET-Modul kann dieselbe Aufgabe erfüllen. Um seine Pins und Klemmen zu verstehen, lesen Sie das Tutorial ESP32 MicroPython - MOSFET-Modul.
Relais vs. MOSFET-Modul für Wasser-/Flüssigkeitsventil
| Relais | MOSFET-Modul | |
|---|---|---|
| Ventilsteuerung | offen oder geschlossen | offen oder geschlossen (kein PWM für ein Ventil) |
| Klick beim Schalten | ja | nein, es ist lautlos |
| Reaktionszeit | langsam (Millisekunden) | sehr schnell |
| Verschleiß | Kontakte nutzen sich mit der Zeit ab | keine beweglichen Teile im Modul |
| Ventiltyp | AC- oder DC-Ventile | nur DC-Ventile |
| Ventilversorgung | jede Spannung innerhalb der Relais-Nennwerte | mindestens etwa 6V |
| Isolation | ja (Spule und Kontakte) | ja (PC817-Optokoppler) |
| Wählen Sie es für | AC-Ventile, einfache Anwendung | 12V-DC-Ventile, die oft öffnen und schließen, leise Projekte |
Verwenden Sie kein PWM an einem Magnetventil. Es kann nicht halb offen bleiben, und PWM kann es zum Brummen bringen und heiß werden lassen. Für ein 12V-DC-Ventil ist das MOSFET-Modul ein guter, lautloser Schalter. Für ein AC-Ventil verwenden Sie das Relais.
Verdrahtungsdiagramm
- So verbinden Sie ESP32 und Wasser-/Flüssigkeitsventil mit einem Breadboard (Stromversorgung über USB-Kabel)
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Hier ist dieselbe Verdrahtung ohne Steckbrett:
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- So verbinden Sie ESP32 und Wasser-/Flüssigkeitsventil mit einem Breadboard (Stromversorgung über den Vin-Pin)
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- So verbinden Sie ESP32 und Wasser-/Flüssigkeitsventil mit einem Schraubklemmen-Breakout-Board (Stromversorgung über USB-Kabel)
- So verbinden Sie ESP32 und Wasser-/Flüssigkeitsventil mit einem Schraubklemmen-Breakout-Board (Stromversorgung über den Vin-Pin)
ESP32 MicroPython-Code
Dieser Code schaltet das Wasserventil fünf Sekunden lang EIN und dann weitere fünf Sekunden lang AUS.
Schnelle Schritte
Hier finden Sie eine Anleitung, wie Sie Ihren MicroPython-Code mit der Thonny IDE auf dem ESP32 einrichten und ausführen:
- Stellen Sie sicher, dass die Thonny IDE auf Ihrem Computer installiert ist.
- Vergewissern Sie sich, dass die MicroPython-Firmware auf Ihrem ESP32-Board installiert ist.
- Wenn Sie zum ersten Mal einen ESP32 mit MicroPython verwenden, lesen Sie die Anleitung ESP32 MicroPython Getting Started mit Schritt-für-Schritt-Anweisungen.
- Verbinden Sie das ESP32-Board gemäß dem Schaltplan mit dem Wasserventil.
- Verbinden Sie das ESP32-Board über ein USB-Kabel mit Ihrem Computer.
- Öffnen Sie die Thonny IDE auf Ihrem Computer.
- Gehen Sie in der Thonny IDE zu Tools Options.
- Wählen Sie im Reiter Interpreter im Dropdown-Menü MicroPython (ESP32) aus.
- Stellen Sie sicher, dass der richtige Port ausgewählt ist. Die Thonny IDE erkennt ihn normalerweise automatisch, eventuell müssen Sie ihn aber manuell auswählen (z. B. COM12 unter Windows oder /dev/ttyACM0 unter Linux).
- Kopieren Sie den bereitgestellten MicroPython-Code und fügen Sie ihn in den Editor von Thonny ein.
- Speichern Sie den Code auf Ihrem ESP32:
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Save oder drücken Sie Ctrl+S.
- Wählen Sie im Speicherdialog MicroPython device.
- Nennen Sie die Datei main.py.
- Klicken Sie auf die grüne Schaltfläche Run (oder drücken Sie F5), um das Skript auszuführen.
- Überprüfen Sie den Wasserdurchfluss.
Code-Erklärung
Die Erklärung finden Sie in den Kommentaren des bereitgestellten ESP32 MicroPython-Codes.
So steuern Sie das Wasser-/Flüssigkeitsventil mit dem MOSFET-Modul
Wenn Sie ein Ventil möchten, das ohne Klick öffnet und schließt, setzen Sie ein MOSFET-Modul an die Stelle des Relais. Das Ventil öffnet oder schließt weiterhin nur, genau wie vorher.
Beachten Sie, dass das Relais und das MOSFET-Modul auf dieser Seite unterschiedliche Pins verwenden. Das Relais nutzt GPIO16, das MOSFET-Modul nutzt GPIO18. Jede Verdrahtung hat also ihren eigenen Code.
Verdrahtungsdiagramm
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Kein Steckbrett? Dieselbe Schaltung lässt sich auch ohne verdrahten, wie unten gezeigt:
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Verbinden Sie die Teile so:
- ESP32 GPIO18 → PWM-Pin des Moduls
- ESP32 GND → GND-Pin des Moduls
- 12V-Adapter + (über die DC-Buchse) → +-Klemme
- Rotes Kabel des Ventils (+) → ebenfalls +-Klemme
- Schwarzes Kabel des Ventils (−) → LOAD-Klemme
- 12V-Adapter − (über die DC-Buchse) → −-Klemme
Das Ventil hat innen eine Spule, daher ist eine Freilaufdiode nötig. Setzen Sie eine 1N4007- oder 1N5819-Diode über die Ventilkabel, mit dem Streifen (Kathode) am +-Kabel des Ventils und dem anderen Ende am −-Kabel des Ventils.
ESP32 MicroPython-Code
Dieser Code folgt derselben Idee wie der Relais-Code: Der Pin geht auf HIGH, um das Ventil fünf Sekunden lang zu öffnen, dann auf LOW, um es fünf Sekunden lang zu schließen, und das wiederholt sich. Er gibt nichts in der Shell aus.
Ein Ventil darf nur volles EIN oder volles AUS bekommen, nie PWM. Deshalb verwenden wir hier nicht den Fade-Code aus dem Tutorial zum MOSFET-Modul.
Schnelle Schritte
- Verdrahten Sie das Ventil und das MOSFET-Modul wie im Schaltplan gezeigt.
- Verbinden Sie das ESP32-Board über ein USB-Kabel mit Ihrem Computer.
- Öffnen Sie die Thonny IDE und stellen Sie Interpreter und Port ein, wie in den Relais-Quick-Steps oben.
- Fügen Sie diesen Code in Thonny ein, speichern Sie ihn als main.py auf dem ESP32 und klicken Sie auf Run.
- Das Ventil öffnet fünf Sekunden lang und schließt fünf Sekunden lang, aber jetzt ohne Relais-Klick.
Tipp: Das MOSFET-Modul schaltet nur DC und braucht eine Ventilversorgung von mindestens etwa 6V. Wenn Ihr Ventil mit AC läuft, verwenden Sie weiterhin das Relais.
Video Tutorial
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