Povezivanje relejnog modula na Arduino bit će potrebno ako odlučite kontrolirati snažno opterećenje ili naizmjeničnu struju pomoću mikrokontrolera. Relejni modul SRD-05VDC-SL-C vam omogućava kontrolu električnih kola sa naizmeničnom strujom do 250 volti i opterećenja do 10 ampera. Pogledajmo dijagram povezivanja releja, kako kontrolirati modul za uključivanje LED trake i žarulje sa žarnom niti.
Opis i dijagram releja SRD-05VDC-SL-C
Relej je elektromehanički uređaj koji služi za zatvaranje i otvaranje električnog kruga pomoću elektromagneta. Princip rada energetskog releja srd-05vdc je vrlo jednostavan. Kada se na elektromagnetnu zavojnicu dovede kontrolni napon, u njoj se pojavljuje elektromagnetno polje koje privlači metalni jezičak i kontakti snažnog opterećenja se zatvaraju.
Ako se kontakti releja zatvore kada se primijeni upravljački napon, tada se takav relej naziva relej za zatvaranje. Ako se, kada se primjenjuje upravljački napon, kontakti releja otvore, ali su u normalnom stanju kontakti zatvoreni, tada se relej naziva prekidni relej. Releji su takođe dostupni u jednosmernoj i naizmeničnoj struji, jednokanalni, višekanalni i komutacioni. Princip rada je isti za sve.
Prema karakteristikama releja SRD-05VDC-SL-C, oko 5 volti 20 mA je dovoljno za prebacivanje kontakata; Arduino pinovi mogu isporučiti do 40 mA. Dakle, uz pomoć Arduina možemo kontrolirati ne samo žarulju sa žarnom niti, već i bilo koji kućanski aparat - grijač, hladnjak itd. Tranzistori sa efektom polja na Arduinu mogu kontrolirati struje samo do 100 volti.
Dijagram povezivanja releja na Arduino UNO
Za ovu lekciju trebat će nam sljedeći detalji:
- Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega ploča;
- napajanje 12 volti;
- LED Strip Light;
- muško-muške i muško-ženske žice.
Sastavite krug kao što je prikazano na gornjoj slici. Slično kolo korišteno je u projektu Lampa upravljana daljinskim upravljačem, gdje se LED traka uključivala pomoću releja. Modul ima tri kontakta za upravljanje iz Arduino mikrokontrolera i dva kontakta za povezivanje snažnog električnog kola. Dijagram povezivanja releja na Arduino UNO, Nano ili Arduino Mega se ne razlikuje:
GND - GND
VCC - 5V
In - bilo koji digitalni port
Nakon sastavljanja električnog kola, prenesite sljedeću skicu u mikrokontroler. Ovaj program se ne razlikuje od skice za treptanje LED diode na Arduinu, samo smo promijenili port na skici i postavili duže vrijeme kašnjenja.
Skica za upravljanje relejem iz Arduina
void setup() (pinMode(3, OUTPUT); // deklarišemo pin 3 kao izlaz) void loop () ( digitalWrite (3, HIGH ); // zatvorite kašnjenje releja (3000); // pričekajte 3 sekunde digitalWrite (3, LOW); // otvori relej kašnjenje (1000); // sačekajte 1 sekundu)Nakon učitavanja skice, spojite napajanje na strujni krug. U tom slučaju, relej mora biti instaliran u prekidu jedne od žica koje idu do LED trake. Radi sigurnosti, bolje je ugraditi relej u žicu za uzemljenje. Nedostaci releja uključuju klikove pri zatvaranju/otvaranju kontakta, pa je prikladnije koristiti tranzistore za uključivanje LED traka i drugih uređaja do 40 volti.
Video. Kontrola LED trake preko releja
Relej se može koristiti za kreiranje automatske lampe u kojoj se koristi žarulja sa žarnom niti od 200 volti, a kontroler uključuje lampu kada nivo svjetlosti u prostoriji padne ispod unaprijed određene vrijednosti. Također možete napraviti automatsku kontrolu električne grijalice u prostoriji.
Takođe često čitajte:
4-kanalni relejni blok štit za Arduino UNO R3 i MEGA 2560
Releji su elektromehanički uređaji koji ostvaruju i/ili prekidaju kontakte vanjskog električnog kola kada se upravljačka električna struja dovodi do namotaja releja. Ova struja stvara magnetsko polje koje uzrokuje pomicanje feromagnetne armature releja, koja je mehanički povezana s električnim kontaktima vanjskog električnog kola. Naknadno pomicanje kontakata uključuje ovaj krug.
Možete spojiti sijalicu, ventilator, solenoidni ventil za kontrolu navodnjavanja na relej i programski kontrolirati ove uređaje promjenom stanja na digitalnim pinovima Arduina.
Relay Shield je ploča za proširenje za Arduino, koja sadrži 4 nezavisna TIANBO releja povezana na Arduino digitalne pinove. Ovaj relej se upravlja pomoću 5 volti i može uključiti do 3 ampera od 24 VDC i 125 VAC.
Za upravljanje 4 releja ploče koriste se sljedeći Arduino pinovi - D4, D5, D6, D7.. Prilikom povezivanja svakog Arduino pina na sklopni krug releja, koristi se galvanska izolacija, koja sprječava vanjske smetnje prilikom uključivanja/isključivanja opterećenje spojeno na relej. Relejni krug koristi tranzistor tipa p-n-p; da biste ga otvorili, morate primijeniti minus na bazu. Da bismo to učinili, koristimo funkciju digitalWrite(pin, LOW). Tranzistor će biti otvoren i struja će teći kroz kontrolni krug i relej će raditi. Da biste isključili relej, isključite tranzistor primjenom plusa na bazu i pozivanjem funkcije digitalWrite(pin, HIGH).
Trenutno stanje svakog od njih može se ocijeniti po indikatorskim LED diodama koje se nalaze na ploči. Svaki relej ima 3-žični terminalni blok, koji omogućava da se relej koristi i u "normalno otvorenim" i "normalno zatvorenim" režimima.
Za razliku od većine relejnih modula za Arduino, ova ploča je napravljena u shield formatu, što značajno štedi prostor i povećava pouzdanost kontakta između Arduina i releja.
Karakteristike releja
Struja namotaja: 80 mA;
Maksimalni uklopni napon: 24 VDC; 125 VAC;
Maksimalna struja uključivanja: 3 A;
Preporučena frekvencija uključivanja: do 1 Hz;
Životni vijek: najmanje 50.000 uključenja.
Pogledajmo primjer korištenja relejnog štita. Na relej spojimo lampu za rasvjetu, koja će se uključiti/isključiti ovisno o osvjetljenju u prostoriji. Koristićemo fotootpornik kao senzor za svetlo u prostoriji. Dijagram povezivanja.
// Korišćen pin za relej
#define PIN_RELAY 7
// pin za spajanje fotootpornika
#define PIN_PHOTORESISTOR A0
// varijabla za pohranjivanje očitanja fotootpornika
int val_photo;
// granična vrijednost osvjetljenja
#define VAL_PHOTO_ON 220
#define VAL_PHOTO_OFF 520
Void setup(void)
{
// veza serijskog porta
Serial.begin(9600);
// postavljamo izlaz releja kao IZLAZ
pinMode(PIN_RELEY,OUTPUT);
// za uključivanje svjetla
digitalWrite(PIN_RELAY,LOW);
}
void petlja (void)
{
// primanje podataka od fotootpornika
val_photo=analogRead(PIN_PHOTORESISTOR);
// uključiti
if(val_photo< VAL_PHOTO_ON)
digitalWrite(PIN_RELAY,LOW);
// ugasiti
else if(val_photo< VAL_PHOTO_OFF)
digitalWrite(PIN_RELAY,HIGH);
// pauza prije sljedećeg mjerenja
kašnjenje (5000);
Digitalni pinovi na Arduinu mogu imati visoke ili niske vrijednosti. To je svojstvo koje se koristi za kontrolu većine vanjskih motora, senzora itd.
Ali ponekad nastaju ograničenja zbog činjenice da uređaji zahtijevaju veće struje nego što Arduino može pružiti. Sudeći po specifikacijama, Arduino ploče nam pružaju samo 20 mA.
Ako prečesto radite sa strujama koje prelaze ove smjernice, ne samo da ćete imati nepouzdan električni krug, već možete oštetiti i svoj Arduino kontroler.
Umjesto toga, trebate spojiti potrebnu amperažu. Jedna opcija je korištenje releja. Osim toga, ponekad će vam trebati tranzistori, na primjer, TIP122, o čemu se govori u ovom članku.
Obavezni čvorovi
Glavna prednost ovog pristupa je njegova niska cijena.
TIP122 tranzistor se može naći u bilo kojoj radnji radio dijelova ili naručiti na Aliexpress, eBay.
Tu se mogu kupiti automatski releji.
Opis tranzistora TIP122 i njegov pinout
TIP122 je bipolarni tranzistor. Odnosno, mora se obezbijediti veći pozitivni napon za bazu nego na emiteru, što će omogućiti da struja teče od emitera do kolektora. Lokacije baze, emitera i kolektora TIP122 prikazane su na donjoj slici.
Glavna stvar koju treba zapamtiti u vezi sa ovim tranzistorom je da dozvoljava struji od 5A da teče od emitera kroz kolektor i 120mA od emitera kroz bazu.
Također je vrlo cool to što možete dobiti razliku od 100 volti između kolektora i emitera i 100 volti između kolektora i baze.
Nije li ovo previše? Za većinu Arduino projekata ovo je zaista previše. Ali u isto vrijeme su jeftini i kada se pojavi nova ideja, ne morate se mučiti i odabrati pravi tranzistor, jer će ovaj sigurno uspjeti. Jednom kada je dizajn ili dizajn dokazan, može se optimizirati nakon probnog uzorka.
Automatski relej Bosch Cube. Pinout i opis
Ovi releji mogu dati različite napone i struje. Relej o kojem će se dalje govoriti daje napon od 12 V i struju od 20/30 A. To jest, sa zatvorenim kontaktima struja je 20 A, sa otvorenim kontaktima - 30 A.
Također, na mom releju otpor zavojnice je otprilike 95 oma.
Struja potrebna za zavojnicu je mnogo veća od one koju Arduino može pružiti, ali postaje sasvim dovoljna nakon upotrebe TIP122 tranzistora, koji proizvodi 5 A.
Dijagram i opis povezivanja Arduina, TIP122 i releja
U dijagramu strujnog kola ispod, izlaz visokog D0 je povezan na bazu TIP122 i to omogućava struji da teče do pina 86 na releju. Zahvaljujući tome, napajanje se dovodi do releja i u njemu su zatvoreni kontakti 30 i 87. Nakon toga možete napajati bilo koji od vaših vanjskih uređaja.
Objašnjenja za upotrebu i program za Arduino, TIP122 i automatski relej
U ovom primjeru ćemo izgraditi mali krug koji koristi Arduino za kontrolu automatskog releja. Nakon učitavanja skice u mikrokontroler, relej će se uključiti na dvije sekunde i isključiti na dvije sekunde. Ovo će se nastaviti sve dok ne isključite napajanje sa vaše Arduino ploče.
Dijagram povezivanja odgovara onom o kojem smo gore govorili. Ispod je njegova vizualnija verzija.
Kopirajte i zalijepite skicu u Arduino IDE i prenesite je na Arduino.
Prije preuzimanja programa, isključite vanjski izvor napajanja.
// Test: TIP122 i Arduino
int nRelayDrive = 0; // pin 0 je za kontrolu releja
pinMode(nRelayDrive, OUTPUT); // deklarirati relej kao izlaz
digitalWrite(nRelayDrive, LOW); // uključiti relej
digitalWrite(nRelayDrive, HIGH); // isključiti relej
Ispitivanje
Odspojite USB kabl sa vašeg ličnog računara i povežite eksterno napajanje na Arduino i relej. Dajte mikrokontroleru vremena da se ponovo pokrene. Ako je sve urađeno ispravno, trebali biste čuti karakterističan klik releja, koji će zatvoriti i otvoriti kontakt svake dvije sekunde.
P.S. U ovom projektu kao izvor napajanja korištena je 12-voltna baterija automobila, ali možete koristiti i drugu.
Ostavite svoje komentare, pitanja i podijelite svoja lična iskustva ispod. Nove ideje i projekti se često rađaju u diskusijama!
Članak je revidiran, datoteke Eagle su dostupne za preuzimanje, a dodane su 3 opcije modula releja.
Da li vaš projekat zahtijeva uključivanje/isključivanje svjetla ili bilo šta drugo što se zbog napona i struje ne može povezati direktno na Arduino portove? Relejni modul će se savršeno nositi s ovim zadatkom!
Malo teorije
Elektromagnetski relej je uređaj koji stvara i otvara mehaničke električne kontakte (zelene tačke) kada se električna struja dovede na namotaj releja (priključci namotaja su označeni crvenim tačkama).
Releji se razlikuju po količini uključene struje i napona, po broju parova uklopnih kontakata i po naponu napajanja zavojnice releja. Za jasan primjer, pogledajmo plave SONGLE SRD-05VDC releje, poznate oku Arduinista. Omogućuju vam prebacivanje na 10A 30V DC i 10A 250V AC, kada se na namotaj releja dovodi samo 5 volti.
Relejni modul sa tranzistorom u ključnom modu
u arhivi" Relejni modul DIP"
Čini se da pošto se relej uključuje od pet volti, onda možete jednostavno spojiti relej na digitalni izlaz poput LED-a. Ali to nije tako jednostavno. Činjenica je da relej troši oko 70mA, dok je port kontrolera sposoban da isporuči samo 20mA. Bipolarni tranzistor + mali svežanj pomoći će nam da se nosimo s ovim problemom. Tranzistor je radio komponenta sa tri noge: bazom, kolektorom i emiterom. U ovom slučaju koristićemo NPN tip. Kada nema signala na bazi tranzistora, on je zatvoren; kada se pojavi napon, tranzistor se otvara i struja slobodno teče kroz spoj kolektor-emiter. Odlučili smo se za tranzistor, prijeđimo na ožičenje.
Za ispravan rad potrebna su dva otpornika R1 i R2. R1 ograničava struju i instaliran je za zaštitu porta kontrolera. Kako bi se izbjegli lažni pozitivni rezultati, bazu tranzistora treba povući na masu otpornikom R2. Zavojnica releja je u suštini induktivnost; ako se struja iznenada prekine, na njoj se javlja skok napona, koji može naknadno oštetiti tranzistor. Nakon toga treba zatvoriti zavojnicu za sebe postavljanjem diode D1 nasuprot napona.
Relejni modul sa optospojlerom
u arhivi" Relejni modul DIP (optocoupler)" i " Relejni modul SMD (optocoupler)"
Sofisticiranija opcija je relejni modul i optospojnik. Optocoupler vam omogućava da odvojite strujni krug namotaja releja i signalni krug Arduina.
Moduli koriste široko rasprostranjene PC817 (EL817) optokaplere, tako da ne bi trebalo biti problema sa kupovinom. Optospojler je radio komponenta unutar koje se nalazi fotodioda i fototranzistor, odnosno signal se prenosi putem svjetlosti.Optospojnik ima 4 pina čija se namjena može vidjeti na slici ispod.
Kada koristite optokapler, krug neće postati mnogo komplikovaniji. Biće dodat samo otpornik za ograničavanje struje R1 za fotodiodu. Kako dva izvora napajanja nisu uvijek pri ruci, odlučeno je ostaviti mogućnost rada iz jednog izvora na modulima zatvaranjem kratkospojnika (više o tome u nastavku).
Povezivanje releja modula sa optokaplerom
1. Napajanje iz raznih izvora
Napajanje namotaja releja spojeno je na kontakte "RV" i "RG", a kontrolno napajanje je spojeno na terminale "S" i "G".
2. Snaga iz jednog izvora
Zatvaranjem skakača ujedinili smo zemlje. Sada se modul može napajati iz jednog izvora.
Arhiva sadrži šablone za LUT, Eagle fajlove i liste delova.
Otvorite sliku => Štampaj => Cijela stranica
Radi lakšeg lemljenja SMD komponenti na zadnjoj strani ploče, gdje nema oznaka, dat ću sliku.
Arduno relej vam omogućava da povežete uređaje koji rade u režimima sa relativno visokim strujama ili naponima. Ne možemo direktno povezati snažne pumpe, motore, pa čak ni običnu žarulju sa žarnom niti na Arduino ploču - ploča nije dizajnirana za takvo opterećenje i neće raditi. Zbog toga ćemo morati dodati relej u krug, koji možete pronaći u bilo kojem projektu. U ovom članku ćemo govoriti o tome šta su releji, kakvi su i kako ih možete povezati sa svojim Arduino projektom.
Relej je pristupnik koji vam omogućava da međusobno povežete električne krugove s potpuno različitim parametrima. Tipična riječna brava povezuje vodene kanale smještene na različitim visinama otvaranjem ili zatvaranjem kapija. Relej u Arduinu uključuje ili isključuje vanjske uređaje, na određeni način zatvarajući ili otvarajući zasebnu električnu mrežu na koju su spojeni. Uz pomoć Arduina i releja kontrolišemo proces uključivanja ili gašenja na isti način kao što palimo ili gasimo svjetla kod kuće – slanjem komande za zatvaranje ili otvaranje. Arduino daje signal, a samo zatvaranje ili otvaranje "snažnog" kruga obavit će relej putem posebnih internih mehanizama. Relej se može zamisliti kao daljinski upravljač, uz pomoć kojeg izvodimo potrebne radnje koristeći relativno „slabe“ signale.
Relej se odlikuje sljedećim parametrima:
- Napon ili struja okidača.
- Otpustite napon ili struju.
- Vremena aktiviranja i otpuštanja.
- Radna struja i napon.
- Unutrašnji otpor.
Ovisno o vrsti ovih internih mehanizama za okidanje i karakteristikama uređaja, mogu se razlikovati dvije glavne grupe releja: elektromehanički releji (koji se prebacuju pomoću elektromagneta) i poluprovodnički releji (koji se prebacuju kroz posebne poluvodičke komponente).
Elektromagnetski i poluprovodnički releji
Elektromagnetski relej
Elektromagnetski relej je električni uređaj koji mehanički zatvara ili otvara strujni krug pomoću magneta. sastoji se od elektromagneta, pokretne armature i prekidača. Elektromagnet je žica koja je namotana na feromagnetnu zavojnicu. Ploča od magnetnog materijala djeluje kao sidro. Neki modeli uređaja mogu imati ugrađene dodatne elektronske komponente: otpornik za precizniji rad releja, kondenzator za smanjenje smetnji, diodu za uklanjanje prenapona.
Relej radi zbog elektromagnetne sile koja se stvara u jezgri kada se struja dovodi kroz zavoje zavojnice. U početnom stanju, opruga drži sidro. Kada se primijeni kontrolni signal, magnet počinje da privlači armaturu i zatvara ili otvara strujni krug. Kada se napon isključi, armatura se vraća u početni položaj. Izvori upravljačkog napona mogu biti senzori (pritisak, temperatura, itd.), električni mikro krugovi i drugi uređaji koji napajaju nisku struju ili niski napon.
Elektromagnetski releji se koriste u krugovima automatizacije, pri upravljanju raznim tehnološkim instalacijama, električnim pogonima i drugim uređajima. Relej je dizajniran za regulaciju napona i struja, može se koristiti kao uređaj za skladištenje ili pretvaranje, a može i bilježiti odstupanja parametara od normalnih vrijednosti.
Klasifikacija elektromagnetnih releja:
- Kontrolna struja može biti konstantna ili naizmjenična. U prvom slučaju uređaj može biti neutralan ili polariziran. Za naizmjeničnu struju, armatura je izrađena od električnog čelika kako bi se smanjili gubici.
- Sidreni ili reed relej. Za tip sidra, proces zatvaranja i otvaranja odvija se pomicanjem armature; za reed prekidač je tipično odsustvo jezgre; magnetsko polje djeluje na elektrodu s kontaktima.
- Performanse – do 50 ms, do 150 ms i od 1 s.
- Zaštitna obloga – zatvorena, pokrivena i otvorena.
U usporedbi s poluvodičkim uređajima, elektromagnetski relej ima prednosti - jeftin je, prebacuje veliko opterećenje s malom veličinom uređaja i proizvodi malo topline na zavojnici. Nedostaci uključuju spor odziv, buku i poteškoće pri prebacivanju induktivnih opterećenja.
Solid State Relays
Solid-state releji smatraju se dobrom alternativom elektromagnetnim; oni su modularni poluvodički uređaj koji se proizvodi hibridnom tehnologijom. Releji sadrže tranzistore, trijake ili tiristore. U poređenju sa elektromagnetnim uređajima, poluprovodnički releji imaju niz prednosti:
- Dug radni vek.
- Performanse.
- Male veličine.
- Nema strane buke, akustičnih smetnji ili čavrljanja kontakta.
- Niska potrošnja energije.
- Visokokvalitetna izolacija.
- Otporan na vibracije i udarce.
- Nema lučnog pražnjenja, što vam omogućava rad u eksplozivnim područjima.
Rade prema sljedećem principu: upravljački signal se dovodi na LED, dolazi do galvanske izolacije upravljačkih i sklopljenih krugova, zatim signal ide na matricu fotodiode. Napon se reguliše prekidačem za napajanje.
Solid state releji također imaju nekoliko nedostataka. Prvo, tokom prebacivanja uređaj se zagrijava. Povećanje temperature uređaja dovodi do ograničenja regulisane struje - na temperaturama većim od 60 stepeni, trenutna vrednost se smanjuje, maksimalna radna temperatura je 80 stepeni.
Solid state releji se klasifikuju prema sledećim kriterijumima:
- Vrsta opterećenja – jednofazno i trofazno.
- Način upravljanja - prebacivanje se događa zbog jednosmjernog napona, naizmjeničnog ili ručnog upravljanja.
- Metoda preklapanja: kontrola ukrštanja nule (koristi se za slabo induktivna, kapacitivna i otporna opterećenja), nasumično prebacivanje (induktivna i otporna opterećenja koja zahtijevaju trenutno aktiviranje) i kontrola faze (varijacija izlaznog napona, regulacija snage, kontrola žarulje sa žarnom niti).
Releji u Arduino projektima
Najčešći relej za Arduino ploču napravljen je u obliku modula, na primjer, SONGLE SRD-05VDC. Uređaj se upravlja naponom od 5 V, može prebaciti do 10 A 30 V DC i 10 A 250 V AC.
Dijagram je prikazan na slici. Relej se sastoji od dva nepovezana kola - upravljačkog kola A1 i A2 i kontrolisanog kola 1, 2 i 3.
Između A1 i A2 nalazi se metalno jezgro. Ako kroz njega provučete električnu struju, armatura (2) će biti privučena. 1, 3 – fiksni kontakti. U nedostatku struje, armatura će biti blizu pina 3.
Povezivanje releja na Arduino
Razmotrite jednokanalni relejni modul. Ima samo 3 kontakta, spojeni su na Arduino Uno na sljedeći način: GND – GND, VCC – +5V, In – 3. Ulaz releja je invertiran, tako da visoki nivo uključenog In isključuje zavojnicu, a nizak nivo uključuje ga.
LED diode su potrebne za indikaciju - kada se upali crveni LED1, napon se dovodi na relej, kada se upali zelena LED2, dolazi do kratkog spoja. Kada se mikrokontroler uključi, tranzistor se isključuje. Da biste ga otvorili, potreban je minus na bazi, koji se isporučuje pomoću funkcije digitalWrite(pin, LOW);. Tranzistor se otvara, struja teče kroz kolo i relej radi. Da biste ga isključili, plus se primjenjuje na bazu pomoću digitalWrite(pin, HIGH);.
