Robotika, automatizálás, ipari vezérlés, mikrovezérlők, digitális elektronika
Ebben a cikkben információkat nyújtunk a hálózati feszültséggel működő eszközök relé modul segítségével történő vezérléséről. A munka végére képesnek kell lennie arra, hogy bármilyen elektromos eszközt olyan mikrovezérlővel irányítson, mint az Arduino.
Két relé modul
A relé egy elektromosan működtetett mechanikus kapcsoló, amely be- vagy kikapcsolható, áteresztő vagy sem, és alacsony feszültséggel vezérelhető, például az Arduino áramellátásához használt 5 V-os.
Jegyzet: «NE»Angol nyelvnek felel meg Normálisan nyitva (általában nyitva) és «NC" nak nek Általában zárt (rendesen zárt). Egy deaktivált relén az érintkezők összekapcsolódnak GYAKORI Y NC, és amikor a tekercsére áramot vezetve aktiválják, az érintkezők összekapcsolódnak GYAKORI Y NE.
A relé modul vezérlése az Arduino-val megegyezik bármely más digitális kimenet vezérlésével. Az egyik bemenetének jelenlegi fogyasztása megegyezik a led bekapcsolásához.
Itt láthatjuk, hogy a relék hogyan vannak jelölve alul, ugyanúgy, ahogyan a szimbólum látható a relé érintkezőinek elrendezésével a modul nagyfeszültségű kimenetén:
Relé modulok belső diagramja (az egyes relékhez, az áramkörök ismétléséhez)
Először nézzük meg a gyártó által kínált vázlatot:
A vízszintes sárga csatlakozó, amely nem rendelkezik azonosító névvel, a tápegység bemeneti tűje. Három érték lép be a modulba:
■ GND, közös vagy alapos.
■ VCC vagy pozitív 5 V-os táp a bemeneti logikai részhez: az R1 ellenállás, az U1 fénykibocsátó szakasza (az optocsatoló 1. és 2. csapja), az N1 (jelzőfény led) és az IN0 (vezérlőbemenet).
■ ÉS JD-VCC, ahol 5 V lép be az U1 fototranzisztorjából (az optocsatoló 3. és 4. csapja), az R2 ellenállásból, a Q1 tranzisztorból álló tekercsbe, a tekercs áramának kezelésére D1 (dióda az ellenáramú tekercselés kiküszöbölésére). és maga a relé tekercsét.
A J1 csatlakozó kifelé viszi a relé érintkezőit:
■ 1 van NE (Normálisan nyitva = Normálisan nyitva)
■ 2 van C, Közös kapcsolat
■ 3 van NC (Normál esetben zárt = Normálisan zárt).
Mivel lehetséges, hogy néhány olvasó nem ismeri az optocsatoló (más néven optocsatoló) működését, itt elmagyarázzuk.
Az optocsatoló olyan chip, mint a képen. Két tűs bemenettel rendelkezik (az ábrán 1 és 2), amelyek egy ledhez (fénykibocsátó dióda) csatlakoznak, és két tűs kimenethez, amely egy fototranzisztorhoz csatlakozik (az ábrán 3 és 4). A led bekapcsolásával a fototranzisztor vezetésre vezet, amely lezárja az áramkört kollektora (4. érintkező) és kibocsátója (3. érintkező) között. A működés során a legfontosabb, hogy a bemenet és a kimenet között ne legyen elektromos érintkezés. Az egyetlen érintkező a LED által kibocsátott fény, amely nagyon nagy szigetelést jelent a bemenet és a kimenet között (5000 V nagyságrendben), megvédve a bemeneteket (ebben az esetben mikrovezérlőhöz csatlakoztatva) az előállított nagyfeszültség kockázatától. a kiindulási terület.
A relé deaktivált állapota:
Relé aktivált állapota:
A cikk elején található fotó relé moduljának két csatornája van (a relék a kék darabok). Vannak más modellek egy, négy, nyolc és legfeljebb tizenhat csatornával. Ennek a modulnak 5 V-ot kell táplálnia, amely alkalmas Arduino-val való használatra. Vannak más relé modulok, amelyek 3,3 V-mal működnek, ideálisak az ESP32, ESP8266 és más mikrovezérlőkhöz, és vannak 12 V-os modellek is.
Relé modul csatlakozások
A következő ábra a relé modul érintkezőinek működését mutatja.
A relé modul bal oldalán lévő hat érintkező vezérli a nagyfeszültséget, a jobb oldalon lévő csapok pedig az alacsony feszültséget biztosító alkatrészhez csatlakoznak, például egy Arduino vagy más mikrovezérlő digitális érintkezői.
Hálózati feszültség csatlakozások
A nagyfeszültségű oldalon két csatlakozó van, mindegyik három érintkezővel: közös (COM), általában zárt állapotban (NC: Normál esetben zárt) és nyitva (NE: Normálisan nyitva).
■ COM: közös csap
■ NC (Normálisan zárt): a normálisan zárt kimenetet akkor használják, ha a relének alapjáratban, áram nélkül is le kell zárnia az áramkört, így az áram ezeken az érintkezőkön át áramlik, amíg a modul bemenetein keresztül jelet nem küldenek a nyitáshoz azt az áramkört és állítsa le az áramot.
■ NE (normálisan nyitva): a normálisan nyitott konfiguráció fordítva működik: ez a relés érintkező mindig nyitva van, és az áramkör nem táplál áramot, hacsak a bemenetén keresztül nem küld jelet az áramkör aktiválásához.
Ha csak alkalmanként akar meggyújtani egy lámpát, a legjobb, ha a normálisan nyitott áramkör konfigurációt használja.
Csapvezeték
A kisfeszültségű oldalon egy négy csapos és egy másik három csapos készlet van.
A színes nyilakkal jelölt készlet kapcsolatai: VCC Y GND a modul digitális logikájának (lényegében a bemeneti optocsatolók LED-jei) és az 1. bemenet (IN 1) és a 2. bemenet (IN 2) az 1. és 2. relé vezérléséhez logikai szint alkalmazásával ALACSONY.
A másik csapszeg (szürke nyilakkal jelölt) rendelkezik a csapokkal JD-VCC, VCC Y GND. A PIN kódot JD-VCC ez a relék elektromágneseinek tápellátása, és általában külön 5 V-os forrás táplálja. Ehhez távolítsa el a hidat (a képen világoskék), amely összeköti az optocsatoló LED-ek tápellátását a relétekercsek tápellátásával. Két független forrás felhasználásával a maximális elektromos elválasztás elérhető a vezérlő bemenetek és a 220 V-os vezérelt vezeték között, vagy egy másik, 5 V-nál magasabb feszültség a kimeneteknél.
MEGJEGYZÉS: Vegye figyelembe, hogy a modul jumperrel rendelkezik, amely összeköti a VCC és a JD-VCC csapokat; az itt látható kék, de a modulod színe eltérő lehet. Az áthidaló lehetővé teszi, hogy kiválaszthassa, hogy az áramkör fizikailag csatlakozik-e az Arduino 5 V-jához, vagy sem, és választhatja, hogy elhelyezi-e vagy sem. Az áthidaló szettel a VCC és a JD-VCC csapok összekapcsolódnak. Ez azt jelenti, hogy a relé elektromágnesének tápellátása közvetlenül az Arduino tápkábeléről történik, így a relé modul és az Arduino áramkörök nincsenek fizikailag elválasztva egymástól. Az áthidaló nélkül külön tápegységet kell biztosítani a relé elektromágnesének a JD-VCC csapon keresztül történő meghajtásához. Ez a beállítás fizikailag izolálja a reléket az Arduinótól, a modulba épített optocsatolónak köszönhetően.
A relé modul és az Arduino közötti kapcsolatok nagyon egyszerűek:
■ GND: közös vagy "földre" megy (a hatalom negatív oldala)
■ IN 1: vezérli az első relét (Arduino digitális csaphoz csatlakozik)
■ IN 2: vezérli a második relét (csatlakoztatnia kell egy Arduino digitális tűhöz, ha ezt a második relét használja. Ellenkező esetben nem kell csatlakoztatnia)
■ VCC: 5V-ra megy
A bevezetés után, hogy megismerkedjünk a modulokkal, láthatunk néhány mechanikus és elektronikus részletet, majd egy egyszerű példát a relé vezérlésére az Arduino programmal.
Relé belül:
Következtetés
A relé modul vezérlése az Arduino-val ugyanolyan egyszerű, mint egy digitális kimenet vezérlése: csak HIGH vagy LOW jeleket kell elküldeni egy Arduino digitális tű, vagy egy másik mikrokontroller vagy digitális áramkör használatával. A relemodullal szinte az összes háztartási váltakozó áramú készülék (nem csak a lámpák) vezérelhető. Ha motorokat akar vezetni, akkor célszerű nagyobb teljesítményű alkatrészeket, például szilárdtest relét használni.
Ez az ajánlás annak a ténynek köszönhető, hogy egy relé érintkezői, amelyek nagy feszültséggel kezelik a túlzott áramot, nyitáskor és záráskor szikrákat okoznak, és a hatás sokkal nagyobb, ha az általuk kezelt terhelés induktív (tekercselés). Egy idő után a fém érintkezők összetapadhatnak, vagy leállíthatják az áram vezetését a fém karbonizációja miatt.
A tökéletes állapotú relékontaktusok az alábbi fotó bal oldalán láthatók, a jobb oldalon pedig hogy néznek ki, amikor a jelenlegi túlterhelés miatt szikrák hatnak rájuk.
1. teszt:
A csatlakoztatott lámpával ellátott relé működésének gyors és egyszerű megtekintéséhez futtathatja az alapprogramot Pislogás amelyet az Arduino IDE példák listája kínál, a bemenet (IN 1, például) hogy digitális tű 13, és táplálja a modult 5V Y GND az Arduino kimenetekből. Ez csak kísérletként, egyszerű tesztként kényelmes, de ne felejtse el korlátozni magát arra, hogy egyszerre csak egy relét csatlakoztasson és aktiváljon. A relé minden alkalommal bezár, amikor a led kikapcsol, másodpercenként egyszer.