솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)를 아두이노로 사용하는 방법

 

 

 

스마트팜(Smart Farm) 구축 중 하나인 자동관수 시스템에 자주 사용되는 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)에 대해 알아보겠습니다.

 

솔레노이드 밸브는 전자밸브 중 하나인데 전기신호를 받아 밸브를 on/off 할 수 있는 밸브를 전자밸브라고 합니다. 다양한 종류의 전자밸브가 있으며 그중에 솔레노이드 밸브는 솔레노이드의 특성을 이용한 밸브장치라고 생각하시면 되며, 솔레노이드 밸브 종류 또한 다양한 종류가 있습니다.

 

오늘 소개해 드릴 솔레노이드 밸브는 자동관수에 일반적으로 가장 많이 사용하는 형태로 아래와 같이 생긴 솔레노이드 밸브입니다.

  

 

위 제품은  관수밸브에서 꽤나 알려진 "버마드(Bermad)"라는 회사의 솔레노이드 밸브로 24VAC에 작동합니다. 솔레노이드 밸브의 구동전압이 다양한 제품들이 시중에서 판매되고 있지만 주로 12VDC 또는 24VAC를 많이 찾아볼 수 있습니다. 따라서 아두이노(Arduino)를 이용하여 솔레노이드 밸브를 작동하려면 12VDC/24VAC 또는 spec.에 맞는 외부전원을 사용해야 합니다. 외부전원을 사용하는 방법은 자동선풍기를 만들었던 방법과 동일하니 아래 링크 참조하시고, 뒤에서 다시 또 설명하도록 하겠습니다.

아두이노(Arduino)를 이용한 센서(Sensor) 작동 자동 선풍기 만들기

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1. 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve) 원리

 

앞서 설명한데로 솔레노이드 밸브는 솔레노이드 특성을 사용합니다. 다들 아시겠지만 솔레노이드는 긴 원통에 코일을 감아놓은 것입니다. 여기에 전류가 흐르면 자기장이 발생하는 데 그 원리를 이용하여 밸브를 열고 닫고 합니다.

 

동작 방식을 설명하기 앞서 솔레노이드 밸브 구성은 아래와 같이 빨간 점선 부분의 솔레노이드 부분과 파란색 점선 부분의 밸브로 두 부분으로 나눌 수 있습니다.

아래는 위키피디아에 있는 그림인데 동작 방식을 잘 설명해주고 있습니다. 빨간색 부분의 솔레노이드에 해당하는 부분이 E 부분이며 밸브가 나머지라고 생각하시면 됩니다. 위에 그림이 밸브가 닫혀 있을 때, 아래 그림이 밸브가 열렸을 때(솔레노이드에 전기신호를 주었을 때 = 전류가 흐를 때)입니다.

 

A- Input side (물의 주입구)
B- 영어로 Diaphragm라고 되어 있는데 실제로 고무 판막입니다.
C- Pressure chamber
D- Pressure relief passage
E- Electro-Mechanical Solenoid (솔레노이드)
F- Output side (물의 출구)

 

밸브가 닫힌 상태에서 A로 물이 들어오면 B의 고무 판막 중앙에 뚫려있는 작은 구멍을 통해 C에 물이 가득 찹니다. 그래서 F의 출구 쪽 압력과 C의 압력 차이로 인해 밸브가 열리지 않는 상태가 됩니다. 밸브를 열기 위해 E 솔레노이드에 전기신호가 들어가면 E의 검은색으로 막고 있는 부분이 열리고 C의 물이 D쪽 통로로 빠져나가면서 B의 고무 판막이 들리게 되어 밸브가 열리고 A에서 F로 물이 통할 수 있는 길이 열립니다.

 

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2. 12VDC 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)

 

위에서 설명을 위해 보여드렸던 "버마드" 제품은 비싸기도 하고 구동전력이 24VAC라서 외부전원으로 어댑터(변압기)도 구하기 쉽지 않습니다. 그래서 가격도 저렴하면서 12VDC에 구동하는 제품을 추천드립니다.

 

12VDC Solenoid Valve

 

3. 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve) 아두이노(Arduino) 배선

 

어댑터 및 변압기의 전선작업을 하실 때는 위험하니 꼭 주의하셔서 진행하시기 바랍니다.

 

아두이노(Arduino)를 이용한 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve) 사용하는 방법

 

4. Test 프로그램 코딩

 

배선 후 간단하게 테스트할 수 있는 프로그램 코드 아래 첨부하겠습니다. 3초 동안 on 하고 5초 동안 off 되는 동작을 반복하기 때문에 연결해서 정상 동작하는지 확인 가능합니다.

int Relay = 3;
 
void setup(){
  pinMode(Relay,OUTPUT);         // 릴레이를 출력으로 설정
  }
 
void loop(){
    digitalWrite(Relay,HIGH);     // 릴레이 ON
    delay(3000);                  // 3초동안 ON
    
    digitalWrite(Relay,LOW);      // 릴레이 OFF
    delay(5000);                  // 5초동안 OFF
}

 

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오늘은 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)에 대해 알아보고, 아두이노(Arduino)를 이용하여 어떻게 사용하는지 보았습니다. 전자밸브는 꼭 관수뿐만 아니라 가스관이나 유체 등의 밸브에도 많이 사용될 수 있기 때문에 알아두시면 프로젝트를 진행할 때 많은 도움이 되실 겁니다.

 

이를 응용하여 스마트팜에 토양수분센서를 이용하여 자동으로 관수하는 시스템을 만들어 보겠습니다. 

 

오늘도 긴 글 읽어 주셔서 감사합니다.