Domov › Nastavení › Ovládání relé pomocí Arduina. Ovládání relé pomocí Arduina

Ovládání relé pomocí Arduina. Ovládání relé pomocí Arduina

V tomto experimentu budeme ovládat relé, respektive ne my, ale Arduino, a k tomu se pokusíme využít znalostí získaných z předchozích 12 lekcí. Relé je elektricky ovládaný mechanický spínač. Uvnitř tohoto zdánlivě jednoduchého plastového pouzdra je silný elektromagnet, a když dostane náboj energie, spustí se, v důsledku čehož je kotva přitahována k elektromagnetu, skupina kontaktů uzavře nebo otevře napájecí obvod zátěže. Tento obvod vás naučí ovládat relé a dodá vašemu Arduinu ještě větší výkon!

V případě, že vaše stavebnice neobsahuje pouze relé, ale modul, tedy již sestavený obvod na desce plošných spojů, nemusíte obvod skládat (viz níže), ale je potřeba modul správně připojit k Deska Arduino.

Relé a elektronický modul Relé pro Arduino na 5V.

VCC— napájení +5V

GND- společné (země) - minus.

IN1- management

ŽÁDNÝ- Normálně otevřeno

NC- Normálně zavřeno

COM- společný (společný)

LED jsou připojeny na piny NC a NO, společný COM na + napájení (+5V), GND na zem (-), VCC na +5 Voltů, IN1 (ovládání, označení se může lišit) na Arduino Pin 2 přístav.

Když je relé vypnuto, společný kontakt "COM" (společný) bude spojen s normálně sepnutým kontaktem "NC" (Normally Closed). Když je relé aktivováno, „společný“ kontakt COM se spojí s „normálně otevřeným“ kontaktem „NO“ (normálně otevřený).

Nahoře vidíte samotné schéma zapojení pro lekci 13, myslím, že by neměly být žádné potíže, se správným připojením, to znamená, že dodržujete pokyny pro značení a „polaritu“, vše by mělo fungovat.

Pro tuto zkušenost budete potřebovat:

1. Arduino UNO - 1 ks.

2. Relé nebo “Electronic Relay Module” - 1 ks.

3. Tranzistor 2N222A - 1 ks.

4. Dioda 1N4148 - 1 ks.

5. Rezistor 330 Ohm.

6. LED různých barev - 2 ks.

7. Připojení vodičů.

Schéma elektrického zapojení prkénka a Arduina. Lekce 13. Arduino a relé

Stáhněte si kód pro experiment 13. Náčrt a podrobný popis (Nezapomeňte si přečíst celý náčrt!):

Experimentální sada ArduinoKit
Programový kód pro zkušenost č. 13:

Pohled na vytvořenou lekci na schématu rozložení:

Arduino a relé. Lekce 13

V důsledku této zkušenosti byste měli vidět...

Měli byste slyšet cvaknutí relé a vidět dvě LED blikající střídavě v jednosekundových intervalech. Pokud tomu tak není, zkontrolujte, zda jste obvod sestavili správně a zda byl kód načten do Arduina.

Možné potíže:

LED diody nesvítí
Dvakrát zkontrolujte, zda jsou diody LED nainstalovány správně - dlouhý kolík je kladný kolík.

Cvakání relé není slyšet
Zkontrolujte, zda jsou relé a tranzistor správně připojeny.

Spouští pokaždé jindy
Zkontrolujte spolehlivost připojení relé, pokud relé není elektronický modul, má velmi krátké vodiče, zkuste jej lehce zatlačit do prkénka.

Hodně štěstí všem! Čekáme na vaše komentáře k ARDUINO LEKCE 13 - ARDUINO OVLÁDÁNÍ RELÉ.

4kanálový štít reléového bloku pro Arduino UNO R3 a MEGA 2560

Relé jsou elektromechanická zařízení, která vytvářejí a/nebo přerušují kontakty vnějšího elektrického obvodu, když je do vinutí relé přiváděn řídicí elektrický proud. Tento proud generuje magnetické pole, které způsobuje pohyb feromagnetické kotvy relé, která je mechanicky spojena s elektrickými kontakty vnějšího elektrického obvodu. Následným pohybem kontaktů se tento obvod přepne.
K relé můžete připojit žárovku, ventilátor, solenoidový ventil pro ovládání zavlažování a programově ovládat tato zařízení změnou stavu na digitálních pinech Arduina.
Relay Shield je rozšiřující deska pro Arduino, která obsahuje 4 nezávislá relé TIANBO připojená k digitálním pinům Arduino. Toto relé je řízeno 5 volty a je schopno spínat až 3 ampéry 24 V DC a 125 V AC.

Pro ovládání 4 relé desky slouží následující piny Arduino - D4, D5, D6, D7.. Při zapojení každého pinu Arduina do spínacího obvodu relé je použito galvanické oddělení, které zabraňuje vnějšímu rušení při zapínání/vypínání zátěž připojená k relé. Reléový obvod používá tranzistor typu p-n-p, abyste jej otevřeli, musíte na základnu použít mínus. K tomu použijeme funkci digitalWrite(pin, LOW). Tranzistor bude otevřený a proud bude protékat řídicím obvodem a relé bude fungovat. Chcete-li relé vypnout, vypněte tranzistor přiložením plus na bázi a voláním funkce digitalWrite(pin, HIGH).
Aktuální stav každého z nich lze posoudit pomocí indikačních LED diod umístěných na desce. Každé relé má 3vodičovou svorkovnici, která umožňuje použití relé v režimu „normálně otevřené“ i „normálně zavřené“.
Na rozdíl od většiny reléových modulů pro Arduino je tato deska vyrobena ve formátu shield, což výrazně šetří místo a zvyšuje spolehlivost kontaktu mezi Arduinem a relé.

Charakteristika relé
Proud vinutím: 80 mA;
Maximální spínací napětí: 24 VDC; 125 VAC;
Maximální spínací proud: 3 A;
Doporučená spínací frekvence: do 1 Hz;
Životnost: minimálně 50 000 sepnutí.

Podívejme se na příklad použití Relay Shield. K relé připojíme osvětlovací lampu, která se bude zapínat/vypínat v závislosti na osvětlení v místnosti. Jako pokojový světelný senzor použijeme fotorezistor. Schéma zapojení.

// Použitý pin pro relé
#define PIN_RELAY 7
// Připojovací kolík fotorezistoru
#define PIN_PHOTORESISTOR A0
// proměnná pro ukládání hodnot fotorezistoru
int val_photo;
// mezní hodnota osvětlení
#define VAL_PHOTO_ON 220
#define VAL_PHOTO_OFF 520

Void setup (void)
{
// připojení k sériovému portu
Serial.begin(9600);
// nastaví reléový výstup jako OUTPUT
pinMode(PIN_RELAY,VYSTUP);
// zapni světlo
digitalWrite(PIN_RELAY,LOW);
}
prázdná smyčka (prázdná)
{
// příjem dat z fotorezistoru
val_photo=analogRead(PIN_PHOTORESISTOR);
// zapnout
if(val_photo< VAL_PHOTO_ON)
digitalWrite(PIN_RELAY,LOW);
// vypnout
else if(val_photo< VAL_PHOTO_OFF)
digitalWrite(PIN_RELAY,HIGH);
// pauza před dalším měřením
zpoždění(5000);

Pomocí Arduina. Co když se ale rozhodneme spravovat zařízení připojená k domácí síti? Připomínám, že i malá stolní lampa je napájena ze zdroje střídavého proudu o napětí 220 Voltů. Obvyklý tranzistor s efektem pole, který jsme použili v obvodu s motorem, již nebude fungovat.

Pro ovládání výkonné zátěže a dokonce i se střídavým proudem používáme relé. Jedná se o elektromechanické zařízení, které mechanicky uzavírá obvod zátěže pomocí elektromagnetu. Podívejme se na vnitřnosti:

Princip činnosti relé je následující. Přiveďte napětí na elektromagnetickou cívku. V cívce se objeví pole, které přitahuje kovový jazýček. Noha zase mechanicky sepne zátěžové kontakty.

Relé mají dvě hlavní použití. Za prvé, můžeme na cívku přivést pouze 5 voltů, čímž uzavřeme obvod velmi silné zátěže. Relé používané v tutoriálech Arduino může například zapnout ledničku nebo pračku. Za druhé, některé typy relé mohou současně sepnout a otevřít několik různých obvodů s různým napětím.

V této lekci nebudeme pracovat s jedním relé, ale s celým reléovým modulem. Modul kromě samotného relé obsahuje také optoelektronický decouler s tranzistorem, který chrání piny Arduina před napěťovými rázy na cívce.

Jeden reléový modul má pouze tři kontakty. Propojme je podle následujícího schématu.

Mimochodem, vstup relé je invertovaný. To znamená, že úroveň kontaktu je vysoká V cívka relé se vypne a nízká úroveň ji zapne.

Schématický diagram

Vzhled rozložení

2. Program pro Arduino

Napíšeme si jednoduchý program, který lampu na 3 vteřiny rozsvítí a poté na 1 vteřinu vypne.

Const int relPin = 3; void setup() ( pinMode(relPin, OUTPUT); ) void loop() ( digitalWrite(relPin, HIGH); delay(1000); digitalWrite(relPin, LOW); delay(3000); )

Nahrajte program do Arduina. Nyní připojíme napájení k lampě a relé. Nakonec přivedeme napájení do regulátoru.

3. Automatická lampa nebo pouliční lampa

Pomocí ovladače, relé a světelného senzoru můžete vyrobit jednoduchou automatickou lampu. Regulátor rozsvítí lampu v okamžiku, kdy úroveň světla na senzoru klesne pod nastavenou hodnotu.

Jako senzor používáme hotový modul na bázi . Zapojme všechna tři zařízení podle následujícího schématu.

Schématický diagram

Vzhled rozložení

4. Automatický světelný program

Analogový výstup senzoru udává hodnoty v rozsahu od 0 do 1023. Navíc 0 je pro maximální úroveň osvětlení a 1023 pro úplnou tmu.

Nejprve se musíme rozhodnout, při jaké úrovni světla lampu rozsvítit a na jaké úrovni ji zhasnout. V naší laboratoři za denního světla senzor ukazuje hodnotu L = 120 a v noci asi L = 700. Relé sepneme, když L > 600, a vypneme, když L< 200. Вспомним как и напишем программу.

Const int photoPin = A5; const int relPin = 3; void setup() ( pinMode(photoPin, INPUT); pinMode(relPin, OUTPUT); ) void loop() ( if(analogRead(photoPin)< 200) digitalWrite(relPin, HIGH); if(analogRead(photoPin) >600) digitalWrite(relPin, LOW); )

Stáhneme si program do Arduina a provedeme experiment. Nejlepší je to udělat v noci.

Úkoly

1. Hudební relé. Jak víte, elektromechanické relé při aktivaci cvakne. Zkuste to použít k přehrání nějaké jednoduché melodie.

2. Ovládání motoru. Se dvěma tříkolíkovými relé, stejnými jako v této lekci, můžete sestavit obvod pro změnu směru otáčení motoru.

Přímo k Arduinu nebude možné připojit výkonnou zátěž, například osvětlovací lampu nebo elektrické čerpadlo. Mikrokontrolér neposkytuje potřebný výkon pro provoz takové zátěže. Proud, který může protékat výstupy Arduina, nepřesahuje 10-15 mA. Na pomoc přichází relé, pomocí kterého můžete přepínat velké proudy. Pokud je navíc zátěž napájena střídavým proudem, například 220v, pak se bez relé neobejde. Pro připojení výkonných zátěží k Arduinu přes relé se obvykle používají reléové moduly.

V závislosti na počtu spínaných zátěží se používají jedno-, dvou-, tří-, čtyř- a více kanálové reléové moduly.

Koupil jsem svůj, jeden a čtyři kanálové moduly, na Aliexpress za 0,5 USD a 2,09 USD.

Návrh reléového modulu pro Arduino na příkladu 4kanálového modulu HL-54S V1.0.

Podívejme se blíže na konstrukci tohoto modulu, všechny vícekanálové moduly jsou obvykle sestaveny podle tohoto schématu.

Schematické schéma modulu.

K ochraně pinů Arduina před napěťovými rázy v cívce relé se používá tranzistor J3Y a optočlen 817C. Upozorňujeme, že signál z pinu V přiváděný ke katodě optočlenu. To znamená, že aby relé sepnulo kontakty, musíte přiložit na kolíkV logický 0 (převrácený signál).

Existují i moduly, které mají signál z pinu V přiváděný na anodu optočlenu. V tomto případě je třeba podat logická 1 na pinV, pro aktivaci relé.

Výkon zátěže, který mohou moduly zapnout/vypnout, je omezen relé nainstalovanými na desce.

V tomto případě se používají elektromechanická relé Písnička SRD-05VDC-SL-C, který má následující vlastnosti:

Provozní napětí: 5 V
Provozní proud cívky: 71 mA
Maximální spínací proud: 10A
Maximální spínací DC napětí: 28 V
Maximální spínací střídavé napětí: 250 V
Provozní teplota: od -25 do +70 °C

Relé Songle SRD-05VDC-SL-C má 5 kontaktů. 1 A 2 napájení relé. Kontaktní skupina 3 A 4 jsou normálně otevřené kontakty ( ŽÁDNÝ), kontaktní skupina 3 A 5 - normálně zavřeno ( NC).

Podobná relé přicházejí v různých napětích: 3, 5, 6, 9, 12, 24, 48 V. V tomto případě je použita 5voltová verze, která umožňuje napájet reléový modul přímo z Arduina.

Na desce je propojka ( JDVcc), pro napájení relé buď z Arduina, nebo ze samostatného napájecího zdroje.

pinami In1,In2,In3,In4 Modul je připojen k digitálním pinům Arduino.

Připojení relé modulu HL-54S V1.0 k Arduinu.

Protože máme modul s 5voltovými relé, zapojíme jej podle tohoto schématu, přičemž energii odebíráme ze samotného Arduina. V příkladu zapojím jedno relé jako zátěž použiji žárovku 220 V;

Pro napájení relé modulu z Arduina musí propojka zkratovat " Vcc"A" JDVcc", obvykle je tam nainstalován ve výchozím nastavení.

Pokud vaše relé nemá 5 voltů, nemůžete modul napájet z Arduina, energie musí být odebírána ze samostatného zdroje.

Níže uvedené schéma ukazuje, jak připojit napájení k modulu ze samostatného zdroje. Pomocí tohoto obvodu musíte připojit relé navržené pro napájení více nebo méně než 5 V. Pro 5voltová relé bude tento obvod také výhodnější.

S tímto připojením musíte odstranit propojku mezi kolíky " Vcc"A" JDVcc" Další špendlík " JDVcc» připojit se k « + » externí napájecí zdroj, pin « Gnd» připojit se k « - » napájení. Připnout " Gnd", který byl v předchozím diagramu připojen k " Gnd„Arduino není v tomto obvodu zapojeno. V mém příkladu je externí napájení 5 V, pokud je vaše relé navrženo pro jiné napětí (3, 12, 24 V), vyberte vhodný externí zdroj.

Náčrt pro ovládání reléového modulu přes Arduino.

Nahrajeme do Arduina skicu, která rozsvítí a zhasne žárovku (blikající světlo).

int relayPin = 7;

void setup() (
pinMode(relayPin, OUTPUT);
}

void loop() (
digitalWrite(relayPin, LOW);
zpoždění(5000);
digitalWrite(relayPin, HIGH);
zpoždění(5000);
}

V řadě int relayPin = 7; uveďte číslo digitálního pinu Arduino, ke kterému byl pin připojen In1 relé modulu. Můžete se připojit k libovolnému digitálnímu pinu a označit jej v tomto řádku.

V řadě zpoždění(5000); Můžete změnit hodnotu času, kdy se světlo rozsvítí a při kterém zhasne.

V řadě digitalWrite(relayPin, LOW); indikováno při použití logické nuly ( NÍZKÝ), reléový modul sepne kontakty a kontrolka se rozsvítí.

V řadě digitalWrite(relayPin, HIGH); uvedeno při odesílání logické jednotky ( VYSOKÝ), reléový modul otevře kontakty a kontrolka zhasne.

Jak vidíme, v řadě digitalWrite(relayPin, LOW); opustil parametr NÍZKÝ. Pokud relé sepne kontakty a rozsvítí se kontrolka, znamená to pin In1 musíte dodat logickou nulu, jako je ta moje. Pokud se kontrolka nerozsvítí, nahrajte skicu, ve které parametr nahradíme NÍZKÝ na VYSOKÝ.

Výsledek skici na videu.

Nyní do obvodu přidáme dotykové tlačítko a po jeho stisknutí reléový modul rozsvítí žárovku.

Tlačítko propojíme spolu s pull-up rezistorem 10k, který nedovolí vnějšímu rušení ovlivnit činnost obvodu.

Nahrávání náčrtu

V řadě if(digitalRead(14)==VYSOKÉ) nastavte číslo digitálního pinu, na kterém je tlačítko připojeno. Můžete se připojit k libovolnému bezplatnému. V příkladu se jedná o analogový pinA0, může být také použit jako digitální 14 pin.

V řadě zpoždění(300); hodnota je uvedena v milisekundách. Tato hodnota udává, jak dlouho po stisknutí nebo uvolnění tlačítka je třeba provést akce. Jedná se o ochranu proti odražení kontaktu.

Pro informaci! Všechny analogové vstupyod A0 ( číslované jako 14) až A5 (19), lze použít jako digitální ( digitální PWM).

Na závěr je výsledek náčrtu zobrazen na videu.

Levnější reléové moduly nemusí ve svém obvodu obsahovat optočlen, jako například v mém případě u jednokanálového modulu.

Schéma jednokanálového reléového modulu. Výrobce šetřil na optočlenu, a proto deska Arduino přišla o galvanické oddělení. Pro provoz takové desky, na čepu V musíte zadat logickou nulu.

Připojení relé modulu k Arduino Due.

Arduino Due pracuje při 3,3 voltu, což je maximální napětí, které může mít na svých vstupech/výstupech. Při vyšším napětí může deska shořet.

Nabízí se otázka, jak připojit modul k relé?

Odstraňte propojku JDVcc. Připojte kolík" Vcc» na desce relé modulu ke kolíku "3,3 V» Arduino. Pokud je relé navrženo pro 5 voltů, připojte kolík " GND» modulové reléové desky, s kolíkem « GND» Arduino Due. Připnout " JDVcc"připojit k pinu" 5V"na desce Arduino Due. Pokud je relé dimenzováno na jiné napětí, pak k relé připojíme napájení jako na obrázku, v příkladu je to 5 voltů. Pokud máte vícekanálový reléový modul, zkontrolujte to « JDVcc" připojené na jednu stranu všech relé. Optočlen je aktivován signálem 3,3V, který následně aktivuje tranzistor sloužící k sepnutí relé.

Polovodičové relé vyrobené z triaku pro spínání výkonné zátěže přes Arduino

Článek byl revidován, soubory Eagle jsou k dispozici ke stažení a byly přidány 3 možnosti reléového modulu.

Vyžaduje váš projekt zapínání/vypínání světel nebo cokoliv jiného, co kvůli spotřebovanému napětí a proudu nelze připojit přímo k portům Arduino? Reléový modul se s tímto úkolem dokonale vyrovná!

Trochu teorie

Elektromagnetické relé je zařízení, které spíná a otevírá mechanické elektrické kontakty (zelené tečky) přivedením elektrického proudu do vinutí relé (vývody vinutí jsou označeny červenými tečkami).

Relé se liší velikostí spínaného proudu a napětí, počtem párů spínacích kontaktů a napájecím napětím cívky relé. Pro jasný příklad se podívejme na modrá relé SONGLE SRD-05VDC, známá oku arduinistů. Umožňují spínat až 10A 30V DC a 10A 250V AC, kdy je do vinutí relé přivedeno pouze 5 Voltů.

Reléový modul s tranzistorem v režimu klíče

V archivu" Reléový modul DIP"

Zdá se, že protože relé sepne z pěti voltů, můžete relé jednoduše připojit k digitálnímu výstupu, jako je LED. Ale není to tak jednoduché. Faktem je, že relé spotřebovává asi 70 mA, zatímco port ovladače je schopen dodat pouze 20 mA. S tímto problémem nám pomůže bipolární tranzistor + malý svazek. Tranzistor je rádiová součástka se třemi nohami: základna, kolektor a emitor. V tomto případě použijeme typ NPN. Když na bázi tranzistoru není žádný signál, je uzavřen, když se objeví napětí, tranzistor se otevře a přechodem kolektor-emitor volně protéká proud. Rozhodli jsme se pro tranzistor, pojďme k zapojení.

Pro správnou funkci jsou zapotřebí dva odpory R1 a R2. R1 omezuje proud a instaluje se k ochraně portu ovladače. Aby se zabránilo falešným pozitivním výsledkům, měla by být báze tranzistoru přitažena k zemi odporem R2. Cívka relé je v podstatě indukčnost, dojde-li k náhlému přerušení proudu, dojde na ní k napěťovému rázu, který může následně poškodit tranzistor. K tomu byste měli cívku uzavřít k sobě instalací diody D1 proti napětí.

Reléový modul s optočlenem

V archivu" Reléový modul DIP (optočlen)"A" Reléový modul SMD (optočlen)"

Sofistikovanější možností je reléový modul a optočlen. Optočlen umožňuje oddělit napájecí obvod cívky relé a signálový obvod Arduina.

Moduly využívají hojně používané optočleny PC817 (EL817), takže by s nákupem neměly být žádné problémy. Optočlen je radiová součástka, uvnitř které je fotodioda a fototranzistor, to znamená, že signál je přenášen světlem. Optočlen má 4 piny, jejichž účel je vidět na obrázku níže.

Při použití optočlenu se obvod příliš nezkomplikuje. Bude přidán pouze proud omezující rezistor R1 pro fotodiodu. Vzhledem k tomu, že dva zdroje energie nejsou vždy po ruce, bylo rozhodnuto ponechat na modulech možnost provozu z jednoho zdroje sepnutím propojky (více o tom níže).