SENSOREN/AKTOREN

Raspberry Pi - Pumpe

Diese Anleitung zeigt Ihnen, wie Sie mit dem Raspberry Pi eine Pumpe steuern können. Sie können dies anpassen, um ein Bewässerungssystem, ein Aquarium, ein Wassernachfüllsystem zu erstellen...

Die Pumpe kann auf zwei Arten gesteuert werden. Die erste Art verwendet ein Relais, das die Pumpe nur startet und stoppt. Die zweite Art verwendet ein MOSFET-Modul. Es startet und stoppt die Pumpe ebenfalls, kann aber auch die Pumpengeschwindigkeit ändern, sodass Sie wählen können, wie viel Wasser fließt. Es macht kein Klickgeräusch. Beide Arten werden auf dieser Seite behandelt.

Hardware Erforderlich

1	×	Raspberry Pi 5
1	×	Relais
1	×	(Alternativ) MOSFET Module (AOD4184, LR7843 or FR120N)
1	×	12V Pumpe
1	×	Vinyl Schlauch
1	×	12V Netzteil
1	×	DC Strombuchse
1	×	Jumper Kabel
1	×	(Empfohlen) Schraubklemmenblock-Shield für Raspberry Pi
1	×	(Empfohlen) Raspberry Pi Prototyping-Grundplatte & Breadboard-Kit

Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:

DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays)

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Über die 12V Pumpe

Die Pumpen-Pinbelegung

image source: diyables.io

Die 12V Pumpe hat normalerweise zwei Pins:

Der negative Pin (schwarz) sollte mit dem Masse-Anschluss der DC-Stromversorgung verbunden werden.
Der positive Pin (rot) sollte mit dem 12V-Anschluss der DC-Stromversorgung verbunden werden.

Wie man eine Pumpe mit dem Raspberry Pi steuert

Damit eine 12V Pumpe funktioniert, muss sie mit einer 12V Stromversorgung betrieben werden. Ein Relais muss verwendet werden, um die Pumpe vom Raspberry Pi aus zu steuern. Der Raspberry Pi kann dann über das Relais zur Steuerung der Pumpe verwendet werden.

Wenn Sie mit Relais nicht vertraut sind (Pinbelegung, Funktionsweise, Programmierung, etc.), lesen Sie bitte das Raspberry Pi - Relais Tutorial für weitere Informationen.

Um das MOSFET-Modul kennenzulernen (Pinbelegung, Funktionsweise, Programmierung), lesen Sie das Tutorial Raspberry Pi - MOSFET-Modul.

Relais vs. MOSFET-Modul für eine Pumpe

	Relais	MOSFET-Modul
Pumpensteuerung	nur starten oder stoppen	starten, stoppen und Durchfluss (Pumpengeschwindigkeit) per PWM
Lebensdauer	begrenzt, die Kontakte verschleißen	lang, es gibt keine beweglichen Teile
Geräusch	ein Klick bei jedem Schalten	lautlos
Wie schnell es schaltet	langsam (Millisekunden)	sehr schnell
Unterstützte Pumpen	AC- und DC-Pumpen	nur DC-Pumpen
Pumpenversorgung	alles innerhalb der Relais-Nennwerte	6V oder mehr werden benötigt
Isolation	ja (Spule und Kontakte)	ja (PC817 Optokoppler)
Wählen Sie es, wenn	die Pumpe mit AC läuft oder Sie nur EIN/AUS brauchen	Sie eine 12V DC-Pumpe haben und den Durchfluss einstellen möchten

Mit der 12V DC-Pumpe dieses Tutorials funktionieren beide Möglichkeiten. Wählen Sie das MOSFET-Modul, wenn Sie einen sanften Durchfluss möchten, zum Beispiel um Pflanzen langsam zu gießen oder einen kleinen Becher ohne Spritzer zu füllen.

Schaltplan

Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.

Raspberry Pi Code zur Steuerung der Pumpe

Der folgende Code schaltet die Pumpe für fünf Sekunden EIN, gefolgt von fünf Sekunden AUS, wiederholt sich kontinuierlich.

Schnelle Schritte

Stellen Sie sicher, dass Sie Raspbian oder ein anderes Raspberry Pi-kompatibles Betriebssystem auf Ihrem Pi installiert haben.
Stellen Sie sicher, dass Ihr Raspberry Pi mit demselben lokalen Netzwerk wie Ihr PC verbunden ist.
Stellen Sie sicher, dass Ihr Raspberry Pi mit dem Internet verbunden ist, falls Sie einige Bibliotheken installieren müssen.
Wenn Sie den Raspberry Pi zum ersten Mal verwenden, siehe wie man den Raspberry Pi einrichtet
Verbinden Sie Ihren PC über SSH mit dem Raspberry Pi, indem Sie den integrierten SSH-Client unter Linux und macOS oder PuTTY unter Windows verwenden. Siehe wie Sie Ihren PC über SSH mit dem Raspberry Pi verbinden.
Stellen Sie sicher, dass die RPi.GPIO Bibliothek installiert ist. Falls nicht, installieren Sie sie mit folgendem Befehl:

sudo apt-get update sudo apt-get install python3-rpi.gpio

Erstellen Sie eine Python-Script-Datei pump.py und fügen Sie folgenden Code hinzu:

# Dieser Raspberry Pi Code wurde von newbiely.de entwickelt # Dieser Raspberry Pi Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt. # Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte: # https://newbiely.de/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-pump import RPi.GPIO as GPIO import time # Set the GPIO mode (BCM or BOARD) GPIO.setmode(GPIO.BCM) # Define the GPIO pin controls the pump via the relay module RELAY_PIN = 12 # Set the relay pin as an output pin GPIO.setup(RELAY_PIN, GPIO.OUT) try: # Run the loop function indefinitely while True: # Turn the relay ON (HIGH) to turn on the pump GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.HIGH) time.sleep(5) # Wait for 5 seconds # Turn the relay OFF (LOW) to turn off the pump GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.LOW) time.sleep(5) # Wait for 5 seconds except KeyboardInterrupt: # If the user presses Ctrl+C, clean up the GPIO configuration GPIO.cleanup()

Speichern Sie die Datei und führen Sie das Python-Script aus, indem Sie folgenden Befehl im Terminal ausführen:

python3 pump.py

Überprüfen Sie den Status der Pumpe.

Das Script läuft in einer Endlosschleife kontinuierlich, bis Sie Ctrl + C im Terminal drücken.

Code-Erklärung

Schauen Sie sich die Zeile-für-Zeile Erklärung in den Kommentaren des Quellcodes an!

Schauen Sie sich dieses Raspberry Pi Tutorial an, um zu lernen, wie eine Pumpe nach 10 Sekunden eingeschaltet wird, wenn eine Taste gedrückt wird.

So steuern Sie den Pumpendurchfluss mit dem MOSFET-Modul

Hier wird ein MOSFET-Modul anstelle des Relais verwendet. Der Raspberry Pi sendet PWM-Impulse an das Modul, und die Pumpengeschwindigkeit folgt dem Tastverhältnis: ein höheres Tastverhältnis bedeutet mehr Wasserdurchfluss.

Schaltschema

Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.

Um Ihren Verdrahtungsaufbau zu vereinfachen und zu organisieren, empfehlen wir die Verwendung eines Schraubklemmenblock-Shields für Raspberry Pi. Dieses Shield gewährleistet sicherere und besser verwaltbare Verbindungen, wie unten gezeigt:

Steuerseite:

PWM des MOSFET-Moduls → Raspberry Pi GPIO16 (Pin 36)
GND des MOSFET-Moduls → Raspberry Pi GND (Pin 34)

Leistungsseite:

+ Schraubklemme → Plus des 12V-Netzteils und rotes Kabel der Pumpe (beide Kabel in derselben Schraubklemme)
LOAD-Schraubklemme → schwarzes Kabel der Pumpe
− Schraubklemme → Minus des 12V-Netzteils
Der Pumpenmotor ist eine Spule, fügen Sie daher eine 1N5819 oder 1N4007 Freilaufdiode über ihm hinzu. Legen Sie das Ende mit dem Streifen (Kathode) an das Pluskabel der Pumpe.

Raspberry Pi Code

Wir verwenden das Script aus dem MOSFET-Modul-Tutorial wieder. Es lässt die Pumpe 2 Sekunden mit vollem Durchfluss laufen, stoppt sie 2 Sekunden lang, erhöht dann den Durchfluss von 10% auf 100% und senkt ihn wieder auf 0%.

Kurzanleitung

Folgen Sie der Einrichtung in der Kurzanleitung des Relais oben (Betriebssystem, SSH, RPi.GPIO).
Legen Sie die Pumpe ins Wasser und verbinden Sie sie wie im Schaltschema oben mit dem MOSFET-Modul.
Erstellen Sie eine Python-Script-Datei MosfetModule.py und fügen Sie folgenden Code hinzu:

# Dieser Raspberry Pi Code wurde von newbiely.de entwickelt # Dieser Raspberry Pi Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt. # Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte: # https://newbiely.de/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-pump import RPi.GPIO as GPIO import time MOSFET_PIN = 16 # GPIO16 (pin 36) connected to the PWM pin of the MOSFET module GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(MOSFET_PIN, GPIO.OUT) pwm = GPIO.PWM(MOSFET_PIN, 500) # 500 Hz PWM, slow enough for the module's optocoupler pwm.start(0) # start with the load OFF def set_load(percent): pwm.ChangeDutyCycle(percent) print("Load power: {}%".format(percent)) try: while True: # turn the load fully ON, then fully OFF print("Load: ON") set_load(100) time.sleep(2) print("Load: OFF") set_load(0) time.sleep(2) # increase the power step by step (PWM) for percent in range(10, 101, 10): set_load(percent) time.sleep(0.5) # decrease the power step by step (PWM) for percent in range(90, -1, -10): set_load(percent) time.sleep(0.5) time.sleep(1) except KeyboardInterrupt: pass finally: pwm.stop() GPIO.cleanup()

Stecken Sie das 12V-Netzteil ein. Führen Sie dann aus:

python3 MosfetModule.py

Schauen Sie auf das Wasser, das aus dem Schlauch kommt. Der Durchfluss ist stark, stoppt dann, wird nach und nach größer und wird wieder schwächer. Bei einem niedrigen Tastverhältnis fördert die Pumpe vielleicht gar kein Wasser.
Das Terminal gibt aus:

PuTTY - Raspberry Pi

Load: ON Load power: 100% Load: OFF Load power: 0% Load power: 10% Load power: 20% Load power: 30% Load power: 40% Load power: 50% Load power: 60% Load power: 70% Load power: 80% Load power: 90% Load power: 100% Load power: 90% Load power: 80% Load power: 70% Load power: 60% Load power: 50% Load power: 40% Load power: 30% Load power: 20% Load power: 10% Load power: 0%

Denken Sie daran: Das MOSFET-Modul ist für DC-Pumpen mit einer Versorgung von etwa 6V oder mehr. Eine AC-Pumpe braucht das Relais.

Video Tutorial

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