SENSOREN/AKTOREN

Raspberry Pi - Wasser-/Flüssigkeitsventil

Diese Anleitung zeigt Ihnen, wie Sie einen Raspberry Pi und ein Magnetventil verwenden, um den Fluss von Flüssigkeiten wie Wasser, Bier und Öl zu steuern. Die gleichen Prinzipien gelten auch für die Steuerung von Gasströmen.

Zwischen dem Raspberry Pi und dem Ventil können wir entweder ein Relais oder ein MOSFET-Modul einsetzen. Beide öffnen und schließen das Ventil, und mehr braucht ein Magnetventil nicht. Ein Relais macht das mit einem beweglichen Metallkontakt. Das MOSFET-Modul macht es ohne bewegliches Teil, daher schaltet es ohne Klicken, reagiert schneller und hat keine Kontakte, die verschleißen. Hier lernen Sie, wie Sie beide verwenden.

Benötigte Hardware

1	×	Raspberry Pi 5
1	×	Relay (Relais)
1	×	(Alternativ) MOSFET Module (AOD4184, LR7843 or FR120N)
1	×	Liquid Solenoid Valve (Flüssigkeits-Magnetventil)
1	×	12V Power Adapter (12V Netzteil)
1	×	DC Power Jack (DC-Steckerbuchse)
1	×	Jumper Wires (Verbindungskabel)
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 das Wasser-/Flüssigkeitsventil

Das Wasser-/Flüssigkeitsventil Pinout

Ein Magnetventil hat normalerweise zwei Anschlüsse:

Der Positive (+) Pin (rot) sollte mit 12V einer DC-Stromversorgung verbunden werden
Der Negative (-) Pin (schwarz oder andere Farbe) sollte mit dem GND einer DC-Stromversorgung verbunden werden

Wie das Wasser-/Flüssigkeitsventil funktioniert

Normalerweise ist das Ventil geschlossen. Wenn 12V DC an die beiden Anschlüsse angelegt werden, öffnet sich das Ventil und Wasser/Flüssigkeit kann hindurchfließen.

※ Notiz:

Eine Dichtungsanordnung ist im Inneren vorhanden, daher ist ein Mindestdruck erforderlich, um das Ventil zu öffnen, nachdem 12V DC angelegt wurden. Dieser Druck kann durch den Flüssigkeitsfluss erzeugt werden.

Wie man ein Wasser-/Flüssigkeits-Magnetventil mit dem Raspberry Pi steuert

Wenn das Ventil mit 12V versorgt wird, öffnet es sich. Um das Ventil zu steuern, muss ein Relais zwischen Raspberry Pi und Ventil verwendet werden. Der Raspberry Pi kann das Magnetventil über das Relais steuern.

Falls Sie nicht mit dem Relais vertraut sind (Pinout, Funktionsweise, Programmierung usw.), schauen Sie sich das Raspberry Pi - Relay Tutorial für weitere Informationen an.

Das MOSFET-Modul hat ebenfalls eine eigene Anleitung: Raspberry Pi - MOSFET-Modul. Lesen Sie sie, wenn dieses Modul neu für Sie ist.

Relais vs. MOSFET-Modul für ein Magnetventil

	Relais	MOSFET-Modul
Ventilsteuerung	öffnen / schließen (EIN/AUS)	öffnen / schließen (EIN/AUS), kein PWM für ein Ventil
Klickgeräusch	ja, jedes Mal	nein
Reaktion	langsamer, einige Millisekunden	fast sofort
Teile, die verschleißen	die Relaiskontakte	nichts, es hat keine beweglichen Teile
Ventilstrom	AC oder DC	nur DC
Versorgungsspannung	jeder Wert, den das Relais erlaubt	nicht unter etwa 6V
Isolation	ja, zwischen Spule und Kontakten	ja, mit einem PC817 Optokoppler
Geeignet für	AC-Ventile, einfache Projekte	12V DC-Ventile, die sehr oft öffnen und schließen, ruhige Orte

Beide Möglichkeiten geben bei einem 12V DC-Ventil dasselbe Ergebnis: offen oder geschlossen. Das MOSFET-Modul ist praktisch, wenn das Ventil oft schaltet oder wenn das Klicken eines Relais stört. Versuchen Sie nicht, ein Magnetventil mit PWM "halb zu öffnen". Es ist dafür gebaut, ganz offen oder ganz geschlossen zu sein.

Schaltplan

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

Raspberry Pi Code zur Steuerung des Flüssigkeitsventils

Der folgende Code schaltet das Wasserventil alle fünf Sekunden EIN und AUS.

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 Bibliotheken installieren müssen.
Falls Sie den Raspberry Pi zum ersten Mal verwenden, lesen Sie 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 Sie die RPi.GPIO Bibliothek installiert haben. Falls nicht, installieren Sie sie mit folgendem Befehl:

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

Erstellen Sie eine Python-Skriptdatei valve.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-water-liquid-valve import RPi.GPIO as GPIO import time # Set the GPIO mode (BCM or BOARD) GPIO.setmode(GPIO.BCM) # Define the GPIO pin controls the water valve 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 water valve GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.HIGH) time.sleep(5) # Wait for 5 seconds # Turn the relay OFF (LOW) to turn off the water valve 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-Skript aus, indem Sie folgenden Befehl im Terminal eingeben:

python3 valve.py

Überprüfen Sie den Wasserfluss.

Das Skript läuft in einer Endlosschleife kontinuierlich, bis Sie Strg + C im Terminal drücken.

Code-Erklärung

Schauen Sie sich die zeilenweise Erklärung in den Kommentaren des Quellcodes an!

So steuern Sie ein Wasser-/Flüssigkeitsventil mit dem MOSFET-Modul

Sie können das Relais durch ein MOSFET-Modul ersetzen. Das Ventil öffnet und schließt sich weiterhin alle fünf Sekunden, aber jetzt hören Sie kein Klicken.

Das Relais und das MOSFET-Modul verwenden auf dieser Seite unterschiedliche GPIO-Pins. Das Relais verwendet GPIO12 (Pin 32), und das MOSFET-Modul verwendet GPIO16 (Pin 36). Daher hat jede Verdrahtung ihr eigenes Skript.

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:

Verbinden Sie den PWM-Pin des MOSFET-Moduls mit GPIO16 (Pin 36) des Raspberry Pi.
Verbinden Sie den GND-Pin des Moduls mit einem GND-Pin des Raspberry Pi (Pin 34).
Stecken Sie das Plus des 12V-Netzteils und das rote Kabel des Ventils zusammen in die + Schraubklemme.
Verbinden Sie das schwarze Kabel des Ventils mit der LOAD-Schraubklemme.
Verbinden Sie das Minus des 12V-Netzteils mit der − Schraubklemme.
Das Ventil hat innen eine Spule, platzieren Sie daher eine Freilaufdiode (1N4007 oder 1N5819) über den Ventilkabeln. Die Seite mit dem Streifen (Kathode) kommt an das Pluskabel des Ventils.

Raspberry Pi Code

Das Skript funktioniert wie das Relais-Skript: HIGH schaltet das Ventil EIN (offen) und LOW schaltet es AUS (geschlossen). Das Ventil bleibt fünf Sekunden offen, dann fünf Sekunden geschlossen, und das wiederholt sich. Das Skript gibt nichts aus.

Ein Ventil darf nur volles EIN oder volles AUS bekommen, niemals PWM. Deshalb verwendet diese Seite nicht den Fade-Code aus dem MOSFET-Modul-Tutorial.

Kurzanleitung

Stellen Sie sicher, dass die Verdrahtung mit dem Schaltschema oben übereinstimmt, und stecken Sie dann das 12V-Netzteil ein.
Verbinden Sie Ihren PC über SSH mit dem Raspberry Pi, wie in der Kurzanleitung des Relais oben.
Erstellen Sie eine Python-Skriptdatei valve_mosfet.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-water-liquid-valve 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) # set the pin as an output try: while True: GPIO.output(MOSFET_PIN, GPIO.HIGH) # open the valve for 5 seconds time.sleep(5) GPIO.output(MOSFET_PIN, GPIO.LOW) # close the valve for 5 seconds time.sleep(5) except KeyboardInterrupt: pass finally: GPIO.cleanup()

Speichern Sie die Datei und führen Sie sie aus:

python3 valve_mosfet.py

Das Ventil öffnet sich fünf Sekunden lang und schließt sich fünf Sekunden lang, immer wieder, ohne Klicken. Drücken Sie Strg + C, um es zu stoppen.

Beachten Sie, dass das MOSFET-Modul nur DC schaltet und seine Lastversorgung etwa 6V oder mehr betragen muss. Wenn Ihr Ventil mit AC-Strom läuft, bleiben Sie beim Relais.

Video Tutorial

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