ESP32 S3 - Vanne à eau/liquide
Découvrez comment contrôler un débit d'eau, une distribution de bière, un débit d'huile, ou toute vanne à liquide/gaz à l'aide de l'ESP32 S3 et d'une électrovanne. Ce tutoriel pour débutants vous montre comment automatiser le contrôle de liquide pour des projets d'irrigation, de distribution et de gestion de débit.
La vanne peut être commutée par un relais ou par un module MOSFET. Dans les deux cas, la vanne est simplement ouverte ou fermée. Le module MOSFET n'ajoute pas de contrôle supplémentaire ici, mais il commute sans clic, réagit plus vite et n'a pas de contacts qui s'usent. Nous le construirons des deux façons.
Ce que vous allez construire :
- Un circuit d'électrovanne câblé à l'ESP32 S3 via un module relais
- Un code Arduino qui ouvre et ferme la vanne selon un cycle de 5 secondes
- Un résultat sur le moniteur série montrant l'état de la vanne en temps réel
- Une base réutilisable pour des projets d'irrigation, de distribution et d'automatisation de débit
- Une version silencieuse du même circuit qui utilise un module MOSFET à la place du relais
Matériel requis
Ou vous pouvez acheter les kits suivants:
| 1 | × | Kit de Démarrage DIYables ESP32 S3 (ESP32 S3 inclus) | |
| 1 | × | Kit de Capteurs DIYables (18 capteurs/écrans) |
À propos de la vanne à eau/liquide
Une électrovanne est un dispositif électromécanique qui utilise un signal électrique pour ouvrir ou fermer un passage d'écoulement pour des liquides ou des gaz. Quand une tension est appliquée, un électroaimant interne tire un piston pour ouvrir la vanne ; couper l'alimentation permet à un ressort de la refermer. Ce mécanisme simple marche/arrêt fait des électrovannes un choix idéal pour automatiser des systèmes d'irrigation, de distribution et de contrôle de débit avec un microcontrôleur comme l'ESP32 S3.
Caractéristiques principales
- Tension de fonctionnement : Généralement 12V DC (certains modèles utilisent 5V ou 24V)
- Contrôle de débit : S'ouvre quand alimentée, se ferme quand l'alimentation est coupée
- Applications : Distribution d'eau, irrigation, contrôle de gaz, systèmes de boissons
- Sens d'écoulement : Certaines vannes sont unidirectionnelles (vérifiez les spécifications de la vanne)
- Exigences de pression : Certains modèles nécessitent une pression minimale pour s'ouvrir complètement
- Parfait pour les débutants : Le contrôle simple marche/arrêt facilite les projets d'automatisation
Brochage
L'électrovanne expose deux bornes de connexion qui transportent l'alimentation 12V commutée :
- Broche positive (+) (rouge) : Connectez à la borne positive de l'alimentation 12V DC
- Broche négative (-) (noire) : Connectez à la masse de l'alimentation 12V DC (via le contrôle du relais)
Comment fonctionne la vanne à eau/liquide
La vanne fonctionne sur un principe électromagnétique simple :
- État par défaut : La vanne est normalement fermée, bloquant l'écoulement de liquide/gaz
- État alimenté : Quand 12V DC est appliqué, l'électroaimant tire la vanne pour l'ouvrir
- Contrôle de débit : Le liquide/gaz s'écoule librement quand la vanne est ouverte
- Retour à la fermeture : Couper l'alimentation ferme la vanne automatiquement
※ Note:
- Certaines vannes nécessitent une pression d'eau minimale pour s'ouvrir complètement après la mise sous tension - la pression est créée par l'écoulement du liquide lui-même
- De nombreuses électrovannes sont directionnelles - le liquide ne peut s'écouler que dans un sens (vérifiez le marquage de flèche sur le corps de la vanne)
- Vérifiez toujours la tension nominale avant de connecter l'alimentation pour éviter d'endommager la vanne
Comment contrôler une électrovanne à eau/liquide
Contrôler une électrovanne avec l'ESP32 S3 nécessite un module relais car les broches GPIO de l'ESP32 S3 ne fournissent que 3,3V à faible courant, alors que la plupart des électrovannes ont besoin de 12V à un courant nettement plus élevé. Le relais agit comme un interrupteur contrôlé électroniquement : l'ESP32 S3 pilote la bobine du relais avec un petit signal, et les contacts internes du relais commutent l'alimentation 12V complète vers la vanne. Cette disposition isole aussi électriquement l'ESP32 S3 du circuit de vanne à forte puissance, protégeant le microcontrôleur. Pour un aperçu plus approfondi du fonctionnement des relais, consultez notre ESP32 S3 - Relais.
Un module MOSFET est une alternative silencieuse au relais. Si vous n'en avez jamais utilisé, le tutoriel ESP32 S3 - Module MOSFET présente ses broches et son câblage.
Relais ou module MOSFET pour une électrovanne
| Sujet | Relais | Module MOSFET |
|---|---|---|
| Contrôle de la vanne | ouverte / fermée | ouverte / fermée (une vanne ne doit jamais recevoir de PWM) |
| Bruit | clic du relais, plus la vanne | seulement la vanne elle-même |
| Commutation | plus lente, quelques millisecondes | très rapide |
| Usure | les contacts du relais s'usent avec le temps | aucune pièce mobile dans le module |
| Type de vanne | vannes CA ou CC | vannes CC uniquement |
| Tension de la vanne | toute tension que le relais supporte | 6V ou plus |
| Isolation | oui (bobine et contacts) | oui (optocoupleur PC817) |
| À choisir pour | vannes CA, projets simples | vannes CC 12V qui s'ouvrent et se ferment de nombreuses fois par jour |
Les deux donnent le même résultat d'ouverture/fermeture. Utilisez le module MOSFET pour une vanne CC 12V qui commute souvent, par exemple dans un système d'arrosage, car il est silencieux et dure plus longtemps. Utilisez le relais pour les vannes CA.
Schéma de câblage
Cette image a été créée avec Fritzing. Cliquez pour agrandir l'image.
Les fils des modules et les fils épais tiennent souvent mal dans les connecteurs femelles. Placez la carte ESP32 S3 sur une carte à bornier à vis pour ESP32 S3, puis serrez chaque fil sous une vis. Le câblage ne change pas. Les fils vont simplement aux borniers à vis, comme ci-dessous.
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Vous préférez des connecteurs à broches plutôt que des vis ? Branchez la carte ESP32 S3 sur une carte d'extension GPIO pour ESP32 S3 :
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Suivez le schéma de câblage ci-dessus pour connecter votre ESP32 S3 au relais et à l'électrovanne. Gardez les fils de signal éloignés du côté 12V pour minimiser le bruit et réduire les risques.
Consignes de sécurité
Ne connectez jamais l'alimentation 12V directement à une broche GPIO de l'ESP32 S3 — le relais existe précisément pour combler cet écart de tension. Avant la mise sous tension, vérifiez bien la polarité à la fois sur le module relais et sur les bornes de la vanne. Assurez-vous que tous les borniers à vis et connexions Dupont sont fermement fixés pour éviter une commutation intermittente qui pourrait endommager la bobine de la vanne au fil du temps.
Connexions de câblage :
| Broche du composant | Broche Arduino | Remarques |
|---|---|---|
| Broche signal du relais | D7 | Signal de commande de l'ESP32 |
| VCC du relais | 5V | Alimentation du module relais |
| GND du relais | GND | Masse commune |
| COM du relais | Alimentation 12V (+) | Entrée 12V vers le commutateur du relais |
| NO du relais | Vanne (+) | Normalement ouvert vers le positif de la vanne |
| Vanne (-) | Masse alimentation 12V | Négatif de la vanne vers la masse d'alimentation |
Code ESP32 S3
Le code suivant illustre le contrôle automatique de la vanne à l'aide de l'ESP32 S3 — il ouvre l'électrovanne pendant 5 secondes, puis la ferme pendant 5 secondes en cycle continu. La sortie série vous permet de confirmer l'état de la vanne en temps réel sans avoir besoin d'un multimètre ou d'un oscilloscope. Copiez le sketch dans un nouveau projet Arduino IDE, sélectionnez la bonne carte et le bon port, puis téléversez.
Étapes rapides
- Nouveau sur l'ESP32 S3 ? Suivez d'abord notre guide ESP32 S3 - Premiers pas.
- Installez l'Arduino IDE : Suivez le guide d'installation logicielle ESP32 S3 si vous n'avez pas encore configuré le package de carte.
- Câblez les composants : Connectez le relais et l'électrovanne à l'ESP32 S3 en suivant le schéma de câblage ci-dessus.
- Connectez le câble USB : Branchez votre ESP32 S3 sur votre ordinateur à l'aide d'un câble USB Type-C.
- Ouvrez l'Arduino IDE : Lancez l'application Arduino IDE sur votre ordinateur.
- Sélectionnez votre carte : Choisissez ESP32 S3 dans le menu des cartes.
- Sélectionnez le port COM : Choisissez le bon port COM auquel votre ESP32 S3 est connecté.
- Copiez le code : Copiez le code fourni et collez-le dans un nouveau sketch Arduino IDE.
- Téléversez le code : Cliquez sur le bouton Upload pour compiler et téléverser le code sur votre ESP32 S3.
- Testez la vanne : Observez la vanne s'ouvrir et se fermer toutes les 5 secondes, et vérifiez le débit d'eau si connecté.
- Astuce : Ouvrez le moniteur série à 115200 bauds pour voir les messages d'état de la vanne en temps réel — c'est le moyen le plus rapide de confirmer que le relais se déclenche correctement avant de connecter l'alimentation 12V.
Explication du code
Le code ESP32 S3 inclut des commentaires détaillés ligne par ligne expliquant chaque fonction. Lisez les commentaires du code pour comprendre comment fonctionne le contrôle de la vanne !
Concepts clés du code :
- Configuration de broche : Configure D7 comme broche de sortie pour contrôler le relais
- Fonction digitalWrite() : Envoie des signaux HIGH ou LOW pour ouvrir/fermer la vanne
- Fonction delay() : Crée des intervalles de minutage de 5 secondes entre les opérations de la vanne
- Moniteur série : Affiche l'état de la vanne pour le débogage et la surveillance
Résultat sur le moniteur série
Ouvrez le moniteur série à un débit de 115200 bauds pour voir l'état de fonctionnement de la vanne :
Applications et idées de projets
Les capacités sans fil et la puissance de traitement de l'ESP32 S3 en font un excellent contrôleur pour des systèmes d'automatisation de liquide dans un large éventail de domaines.
- Irrigation de jardin intelligente : Automatisez les horaires d'arrosage selon l'humidité du sol ou des intervalles de temps.
- Distributeur d'eau pour animaux : Créez un système de remplissage automatique de gamelle d'eau pour animaux.
- Automatisation de machine à café : Contrôlez le débit d'eau pour des machines à espresso ou à café filtre DIY.
- Système de remplissage automatique d'aquarium : Maintenez automatiquement des niveaux d'eau constants dans des aquariums.
- Distributeur de bière artisanale : Construisez un système de tireuse à bière contrôlé avec un débit précis.
- Système de lavage auto : Automatisez le minutage de pulvérisation d'eau pour des stations de nettoyage de véhicules DIY.
- Distributeur de nutriments hydroponique : Contrôlez le débit de solution nutritive dans des systèmes de culture sans sol.
Comment contrôler une vanne à eau/liquide avec un module MOSFET
Vous pouvez retirer le relais et commuter la vanne avec un module MOSFET. La vanne ne fait toujours que s'ouvrir et se fermer, mais il n'y a plus de clic de relais.
Le relais et le module MOSFET utilisent des broches différentes sur cette page. Le relais utilise D7 (GPIO7), et le module MOSFET utilise GPIO47. Chaque câblage a donc son propre code.
Schéma de câblage avec le module MOSFET
Cette image a été créée avec Fritzing. Cliquez pour agrandir l'image.
| De | Vers | Remarques |
|---|---|---|
| ESP32 S3 GPIO47 | Module PWM | signal de commande |
| ESP32 S3 GND | Module GND | masse du signal |
| Alimentation 12V (+) | Module + | entrée d'alimentation |
| Vanne (+) | Module + | partage la vis avec l'alimentation 12V (+) |
| Vanne (-) | Module LOAD | commutée par le MOSFET |
| GND de l'alimentation 12V | Module − | masse de l'alimentation |
Un bornier à vis maintient chaque fil bien serré, même quand la carte bouge. La carte ESP32 S3 se branche sur une carte à bornier à vis pour ESP32 S3, qui transforme chaque broche en bornier à vis. Le câblage ne change pas. Les fils vont simplement aux borniers à vis, comme ci-dessous.
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Ou branchez la carte ESP32 S3 sur une carte d'extension GPIO pour ESP32 S3. Le même câblage ressemble alors à ceci :
Cette image a été créée avec Fritzing. Cliquez pour agrandir l'image.
La vanne contient une bobine. Ajoutez une diode de roue libre (flyback) (1N4007 ou 1N5819) aux bornes de la vanne, avec la bande (cathode) sur le + de la vanne.
Code ESP32 S3 pour le module MOSFET
Le code fonctionne comme celui du relais : HIGH allume la vanne (ouverte) et LOW l'éteint (fermée). La vanne s'ouvre pendant 5 secondes, se ferme pendant 5 secondes, puis recommence. Ce sketch n'a pas de sortie Serial.
Une électrovanne doit recevoir uniquement ON complet ou OFF complet. Ne la pilotez jamais avec du PWM. C'est pourquoi cette page n'utilise pas le code de fondu du tutoriel sur le module MOSFET.
Étapes rapides
- Câblez les composants : Connectez le module MOSFET, la vanne et l'alimentation 12V comme indiqué dans le schéma ci-dessus.
- Connectez le câble USB : Branchez votre ESP32 S3 sur votre ordinateur.
- Ouvrez l'Arduino IDE : Sélectionnez la carte et le port COM, comme dans les Étapes rapides du relais ci-dessus.
- Téléversez le code : Copiez le code ci-dessus dans un nouveau sketch et cliquez sur Upload.
- Testez la vanne : Écoutez et regardez : la vanne s'ouvre pendant 5 secondes et se ferme pendant 5 secondes, sans clic de relais.
Astuce : Le module MOSFET est réservé au CC et nécessite une alimentation de la vanne d'au moins environ 6V. Gardez le relais pour les vannes CA.
Vidéo du tutoriel
Regardez ci-dessous le tutoriel vidéo étape par étape pour ce projet ESP32 S3.
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Défiez-vous
Une fois que le cycle de base de la vanne fonctionne, ces défis pousseront vos compétences ESP32 S3 plus loin et déboucheront sur des projets d'automatisation vraiment utiles.
- Débutant : Ajoutez un bouton poussoir pour ouvrir/fermer manuellement la vanne au lieu de dépendre d'une temporisation automatique.
- Débutant : Changez le minutage — faites en sorte que la vanne s'ouvre pendant 10 secondes et se ferme pendant 3 secondes.
- Intermédiaire : Ajoutez un capteur d'humidité du sol pour n'ouvrir la vanne que quand le sol est sec (irrigation intelligente).
- Intermédiaire : Utilisez un potentiomètre pour ajuster combien de temps la vanne reste ouverte (durée de débit variable).
- Avancé : Construisez un serveur web afin de pouvoir contrôler la vanne à distance depuis le navigateur de votre téléphone en utilisant le WiFi intégré de l'ESP32 S3.
- Avancé : Créez un système d'arrosage programmé utilisant l'horloge temps réel (RTC) de l'ESP32 S3 pour déclencher la vanne à des heures précises chaque jour.