В этой статье мастер расскажет нам, как из обычного крана сделать автоматический. Работает этот кран следующим образом: когда к гусаку крана пользователь подносит руку, инфракрасный датчик посылает сигнал на Ардуино. В свою очередь Ардуино дает команду на открытие электромагнитному клапану, встроенному в водопровод. Дальше из крана начинает бежать вода. Если руку убрать, то клапан закрывается и вода перестает течь.
Инструменты материалы:-Arduino ProMini;-FT232RL;-Макетная плата;-Перемычки Dupont;
-Кабель USB типа A — mini B;
-Драйвер двигателя L293D;-Электромагнитный клапан 3,6-6 В постоянного тока;-Модуль инфракрасного датчика;-Светодиоды;-Батарея 9В;-Клеммы для батареи 9 В;-Штекерные разъемы постоянного тока 5,5 мм;-Штекер 5,5 мм DC;-Муфта 1/2 дюйма;-Тефлоновая лента;-Разводной ключ;
Шаг первый: о комплектующих
СОЛЕНОИДНЫЙ КЛАПАН:
Электромагнитный клапан — электромеханическое устройство, предназначенное для регулирования потоков всех типов жидкостей и газов. Он состоит из корпуса, соленоида с сердечником, на котором установлен диск или поршень, регулирующий поток.
Бистабильный соленоидный клапан имеет способность «запоминать» свое состояние даже после отключения питания / сигнала. Например, бистабильный соленоидный клапан будет оставаться закрытым после получения положительного / отрицательного импульса в зависимости от конструкции, даже после того, как сигнал больше не проходит. Это помогает экономить энергопотребление.
ИК-ДАТЧИК:
Инфракрасный датчик работает по принципу излучения и приема инфракрасного света.
Потенциометр можно использовать для регулировки чувствительности датчика.
ИС ДРАЙВЕРА МОТОРА L293D:
Отдельный вывод ввода / вывода на Arduino ProMini может обеспечивать максимальный ток 40мА.
Электромагнитный клапан потребляет приблизительно 500мА во время работы. Поэтому мастер использует микросхему драйвера двигателя L293D, которая может непрерывно подавать до 1,2А в пиковом режиме.
Микросхема может работать от выхода 5V Arduino Pro Mini и может использоваться для управления нагрузкой до 36V.
Шаг второй: прототипирование
Сначала мастер собирает схему на макетной плате.
Анод светодиода -> Цифровой вывод 13 на Arduino
Катод светодиода -> Цифровой контакт 12 Arduino
Контакты 1 и 16 L293D -> VCC Arduino
Контакт 2 L293D -> Цифровой контакт 10 Arduino
Контакт 7 L293D -> Цифровой контакт 11 Arduino
Контакты 4 и 5 L293D -> GND Arduino
Контакт 8 L293D -> Внешний источник питания
Клемма электромагнитного клапана «A» -> Контакт 4 на IC
Клемма «B» электромагнитного клапана -> Контакт 6 на IC
Контакт ИК датчика GND -> Arduino’s GND
Контакт ИК датчика VCC -> Arduino’s VCC
Выход ИК-датчика -> Цифровой вывод 9 Arduino
Шаг третий: программирование
Дальше нужно скачать код и открыть его в Arduino IDE. Затем в программе выбрать правильный порт и устройство и загрузить код на Ардуино.
Код можно скачать ниже.
Automatic_WaterTap_IRbased_Solenoid.ino
Шаг четвертый: тестирование системы
1) Отключите Arduino от компьютера.
2) Подключите внешний источник питания.
3) Поднесите объект к ИК-датчику и проверьте, горит ли светодиодный индикатор состояния и открывается ли соленоидный клапан.
4) Уберите объект из-под датчика и проверьте, не гаснет ли светодиодный индикатор состояния и закрывается ли электромагнитный клапан через 2 * секунды.
Возможные неисправности:
1) Светодиодный индикатор состояния не работает:
-Проверьте правильность подключения.
-Проверьте исправность светодиода.
-Проверьте, установлен ли цифровой контакт 12 на LOW в разделе настройки кода. (При использовании Arduino ProMini)
2) Электромагнитный клапан не работает:
-Проверьте правильность соединений между микросхемой драйвера двигателя, Arduino и соленоидом.
-Проверьте исправность электромагнитного клапана подав на него дополнительное питание (предварительно отключив от схемы).
-Проверьте исправность ИС.
3) ИК-датчик не работает:
-Проверьте соединения.
-Отрегулируйте потенциометром чувствительность.
4) Не работают светодиод и соленоид:
-Проверьте, правильно ли работает ИК-датчик.
* Указывает значения, определенные пользователем.
Шаг пятый: проверка схемы в Tinkercad
Схему можно проверить в Tinkercad. Tinkercad — это бесплатное простое приложение для разработки 3D-проектов, электроники и кодов. Т.е. на этой платформе
1)Перейдите на сайт TINKERCAD и откройте вкладку «электроника».
2) Импортируйте необходимые компоненты.
3) Выполните подключения, как показано на электрической схеме.
4) Загрузите прикрепленный текстовый файл, скопируйте код и вставьте его в раздел кода симулятора.
5) Запустите симуляцию.
Поскольку на данный момент у нас нет модуля ИК-датчика FC-51 в библиотеке деталей, то будет использоваться кнопка для отображения работы датчика.
Точно так же, поскольку нет соленоидного клапана, в схеме будет использоваться двигатель постоянного тока, чтобы изобразить его работу.
При нажатии на кнопку соленоидный клапан должен открыться (показано вращением двигателя по часовой стрелке), и светодиодный индикатор состояния начнет светиться.
Если отпустить кнопку соленоидный клапан закроется (о чем свидетельствует вращение двигателя против часовой стрелки), а светодиодный индикатор состояния погаснет. 
Шаг шестой: сантехника
После проверки работоспособности схемы, нужно установить соленоид в систему подвода воды к крану.
1) Закройте главный кран подачи воды на раковине.
2) Отсоедините трубу и откройте водопроводный кран, чтобы слить всю жидкость из системы.
3) Подсоедините внутреннюю муфту 1/2 дюйма или новый шланг к главному клапану.
4) Подключите другой конец муфты ко входу электромагнитного клапана.
5) Подсоедините трубу водопроводного крана к выходу электромагнитного клапана.
6) Откройте соленоидный клапан, включив его от внешнего источника, и проверьте, нормальный ли напор воды через систему.
7) Закройте соленоидный клапан и проверьте, не течет ли вода.
Неисправности:
1) Утечка воды:
— Проверить герметичность соединений.
-По возможности используйте фум-ленту, чтобы избежать утечки.
2) Малый напор воды:
-Проверьте, правильно ли подсоединены впуск и выпуск воды к клапану.
-Проверьте, чтобы трубки не были перегнуты.
Шаг седьмой: электроника
Теперь устанавливаем электронику.
1) Прикрепите ИК-датчик к нижней стороне водопроводного крана.
2) Прикрепите плату к стене.
3) Подключите провода ИК-датчика.
4) Подключите провода электромагнитного клапана.
5) Прикрепите питание.
Все готово.
Система рабочая, но для установки на постоянной основе нужны некоторые доработки. Во-первых, нужно сетевое питание, а не от батареи. Во-вторых, нужно сделать защиту для ИК датчика. При мытье рук вода может попасть на датчик и вывести его из строя. Ну и не мешало бы сделать корпус для основной схемы.
На видео можно посмотреть демонстрацию работы системы, а так же процесс сборки.
