Οδήγηση ρελέ με Arduino: 9 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Γεια σε όλους, καλώς ήρθατε στο κανάλι μου. Αυτό είναι το 4ο σεμινάριο μου για το πώς να οδηγείτε ένα RELAY (όχι μια μονάδα ρελέ) με ένα Arduino.

Υπάρχουν εκατοντάδες διαθέσιμα σεμινάρια για το πώς να χρησιμοποιήσετε μια "μονάδα αναμετάδοσης", αλλά δεν μπόρεσα να βρω ένα καλό που να δείχνει πώς να χρησιμοποιείτε μια μονάδα ρελέ και όχι μια μονάδα αναμετάδοσης. Έτσι, εδώ θα συζητήσουμε πώς λειτουργεί ένα ρελέ και πώς μπορούμε να το συνδέσουμε με ένα Arduino.

Σημείωση: Εάν κάνετε οποιαδήποτε εργασία με "κεντρική τροφοδοσία", όπως καλωδίωση 120v ή 240v AC, θα πρέπει πάντα να χρησιμοποιείτε κατάλληλο εξοπλισμό και εργαλεία ασφαλείας και να καθορίζετε εάν διαθέτετε επαρκή ικανότητα και εμπειρία ή συμβουλευτείτε έναν εξουσιοδοτημένο ηλεκτρολόγο. Αυτό το έργο δεν προορίζεται για χρήση από παιδιά.

Βήμα 1: Βασικά

Το ρελέ είναι ένας μεγάλος μηχανικός διακόπτης, ο οποίος ενεργοποιείται ή απενεργοποιείται ενεργοποιώντας ένα πηνίο.

Ανάλογα με την αρχή λειτουργίας και τα δομικά χαρακτηριστικά τα ρελέ είναι διαφορετικών τύπων, όπως:

1. Ηλεκτρομαγνητικά ρελέ

2. Ρελέ στερεάς κατάστασης

3. Θερμικά ρελέ

4. Μεταβλητά ρελέ ισχύος

5. Reed Reed

6. Υβριδικά ρελέ

7. Πολυδιάστατα ρελέ και ούτω καθεξής, με ποικίλες βαθμολογίες, μεγέθη και εφαρμογές.

Ωστόσο, σε αυτό το σεμινάριο θα συζητήσουμε μόνο για ηλεκτρομαγνητικά ρελέ.

Οδηγός για διαφορετικούς τύπους ρελέ:

1.

2.

Βήμα 2: Το ρελέ μου (SRD-05VDC-SL-C)

Το ρελέ που κοιτάζω είναι ένα SRD-05VDC-SL-C. Είναι πολύ δημοφιλής ρελέ μεταξύ των χόμπι των Arduino και DIY ηλεκτρονικών.

Αυτό το ρελέ έχει 5 ακίδες. 2 για το πηνίο. Το μεσαίο είναι COM (κοινό) και τα υπόλοιπα δύο ονομάζονται ΟΧΙ (Κανονικά ανοιχτό) και NC (Κανονικά Κλείσιμο). Όταν ρεύμα ρέει μέσω του πηνίου του ρελέ, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο που προκαλεί την κίνηση ενός σιδηρούχου οπλισμού, είτε δημιουργώντας είτε διακόπτοντας μια ηλεκτρική σύνδεση. Όταν ο ηλεκτρομαγνήτης ενεργοποιείται, το ΝΟ είναι αυτό που είναι ενεργοποιημένο και το NC είναι αυτό που είναι απενεργοποιημένο. Όταν το πηνίο απενεργοποιείται, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη εξαφανίζεται και ο οπλισμός επιστρέφει στην αρχική του θέση ενεργοποιώντας την επαφή NC. Το κλείσιμο και η απελευθέρωση των επαφών έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των κυκλωμάτων.

Τώρα, αν κοιτάξουμε στην κορυφή του ρελέ το πρώτο πράγμα που βλέπουμε είναι SONGLE, είναι το όνομα του κατασκευαστή. Στη συνέχεια βλέπουμε την "Βαθμολογία ρεύματος και τάσης": είναι το μέγιστο ρεύμα ή/και τάση που μπορεί να περάσει μέσω του διακόπτη. Ξεκινά από 10A@250VAC και κατεβαίνει μέχρι 10A@28VDC Τέλος το κάτω κομμάτι λέει: SRD-05VDC-SL-C SRD: είναι το μοντέλο του ρελέ. 05VDC: Γνωστό και ως "Ονομαστική Τάση Πηνίου" ή "Τάση Ενεργοποίησης Ρελέ", είναι η απαραίτητη τάση για να ενεργοποιήσει το πηνίο το ρελέ.

S: Σημαίνει τη δομή "Σφραγισμένος τύπος"

L: είναι το "Coil Sensitivity" που είναι 0,36W

Γ: μας ενημερώνει για τη φόρμα επικοινωνίας

Έχω επισυνάψει το φύλλο δεδομένων του ρελέ για περισσότερες πληροφορίες.

Βήμα 3: Πιάστε τα χέρια σε έναν ρελέ

Ας ξεκινήσουμε καθορίζοντας τους πείρους του πηνίου ρελέ.

Μπορείτε να το κάνετε είτε συνδέοντας ένα πολύμετρο στη λειτουργία μέτρησης αντίστασης με κλίμακα 1000 ohm (αφού η αντίσταση του πηνίου κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 50 ohm και 1000 ohm) είτε χρησιμοποιώντας μπαταρία. Αυτό το ρελέ δεν έχει πολικότητα «όχι», καθώς η εσωτερική δίοδος καταστολής δεν υπάρχει σε αυτό. Ως εκ τούτου, η θετική έξοδος του τροφοδοτικού DC μπορεί να συνδεθεί με οποιονδήποτε από τους πείρους του πηνίου, ενώ η αρνητική έξοδος τροφοδοσίας DC θα συνδεθεί με τον άλλο πείρο του πηνίου ή αντίστροφα. Εάν συνδέσουμε την μπαταρία μας με τις σωστές ακίδες, μπορείτε πραγματικά να ακούσετε τον ήχο * κλικ * όταν ανοίγει ο διακόπτης.

Αν μπερδευτείτε ποτέ στο να καταλάβετε ποια είναι ΟΧΙ και ποια είναι η καρφίτσα NC, ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα για να το προσδιορίσετε εύκολα:

- Ρυθμίστε το πολύμετρο στη λειτουργία μέτρησης αντίστασης.

- Γυρίστε το ρελέ ανάποδα για να δείτε τις ακίδες που βρίσκονται στο κάτω μέρος του.

- Τώρα συνδέστε ένα στον αισθητήρα του πολύμετρου στον πείρο μεταξύ των πηνίων (Common Pin)

- Στη συνέχεια, συνδέστε τον άλλο αισθητήρα έναν προς έναν στους υπόλοιπους 2 πείρους.

Μόνο μία από τις ακίδες θα ολοκληρώσει το κύκλωμα και θα εμφανίσει δραστηριότητα στο πολύμετρο.

Βήμα 4: Arduino και ένα ρελέ

* Η ερώτηση είναι "Γιατί να χρησιμοποιήσετε ρελέ με Arduino;"

Οι ακίδες GPIO ενός μικροελεγκτή (είσοδος/έξοδος γενικής χρήσης) δεν μπορούν να χειριστούν συσκευές υψηλότερης ισχύος. Η λυχνία LED είναι αρκετά εύκολη, αλλά μεγάλα στοιχεία ισχύος όπως λαμπτήρες, κινητήρες, αντλίες ή ανεμιστήρες απαιτούσαν πιο ύπουλα κυκλώματα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα ρελέ 5V για να αλλάξετε το ρεύμα 120-240V και να χρησιμοποιήσετε το Arduino για να ελέγξετε το ρελέ.

* Ένα ρελέ επιτρέπει βασικά μια σχετικά χαμηλή τάση να ελέγχει εύκολα κυκλώματα υψηλότερης ισχύος. Ένα ρελέ το επιτυγχάνει χρησιμοποιώντας το 5V που εξέρχεται από έναν πείρο Arduino για να ενεργοποιήσει τον ηλεκτρομαγνήτη, ο οποίος με τη σειρά του κλείνει έναν εσωτερικό, φυσικό διακόπτη για να ενεργοποιήσει ή να απενεργοποιήσει ένα κύκλωμα υψηλότερης ισχύος. Οι επαφές μεταγωγής ενός ρελέ είναι εντελώς απομονωμένες από το πηνίο και επομένως από το Arduino. Ο μόνος σύνδεσμος είναι από το μαγνητικό πεδίο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται "Ηλεκτρική Απομόνωση".

* Τώρα προκύπτει ένα ερώτημα: Γιατί χρειαζόμαστε το επιπλέον κομμάτι του κυκλώματος για να οδηγήσουμε το ρελέ; Το πηνίο του ρελέ χρειάζεται ένα μεγάλο ρεύμα (περίπου 150mA) για να οδηγήσει το ρελέ, το οποίο ένα Arduino δεν μπορεί να παρέχει. Επομένως χρειαζόμαστε μια συσκευή για την ενίσχυση του ρεύματος. Σε αυτό το έργο, το τρανζίστορ NPN 2N2222 οδηγεί το ρελέ όταν ο κόμβος NPN κορεστεί.

Βήμα 5: Απαιτήσεις υλικού

Για αυτό το σεμινάριο χρειαζόμαστε:

1 x Breadboard

1 x Arduino Nano/UNO (Ό, τι είναι βολικό)

1 x Ρελέ

1 x 1K αντίσταση

1 x 1N4007 Υψηλής Τάσης, Διόδου Υψηλού Ρεύματος για προστασία του μικροελεγκτή από αιχμές τάσης

1 x 2N2222 Τρανζίστορ NPN γενικής χρήσης

1 x LED και αντίσταση περιορισμού ρεύματος 220 ohm για έλεγχο της συνδεσιμότητας

Λίγα καλώδια σύνδεσης

Ένα καλώδιο USB για να ανεβάσετε τον κώδικα στο Arduino

και γενικό εξοπλισμό συγκόλλησης

Βήμα 6: Συναρμολόγηση

* Ας ξεκινήσουμε συνδέοντας τις καρφίτσες VIN και GND του Arduino στις ράγες +ve και -ve της σανίδας.

* Στη συνέχεια, συνδέστε έναν από τους πείρους των πηνίων στη ράγα +ve 5v του breadboard.

* Στη συνέχεια πρέπει να συνδέσουμε μια δίοδο στο ηλεκτρομαγνητικό πηνίο. Η δίοδος στον ηλεκτρομαγνήτη διεξάγεται με την αντίστροφη κατεύθυνση όταν το τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο για να προστατεύεται από την άνοδο της τάσης ή την αντίστροφη ροή του ρεύματος.

* Στη συνέχεια, συνδέστε τον Συλλέκτη του τρανζίστορ NPN στον 2ο πείρο του πηνίου.

* Ο εκπομπούς συνδέεται με το -ve ράγα του breadboard.

* Τελικά, χρησιμοποιώντας μια αντίσταση 1k συνδέστε τη βάση του τρανζίστορ με τον ακροδέκτη D2 του Arduino.

* Αυτό σημαίνει ότι το κύκλωμά μας έχει ολοκληρωθεί, τώρα μπορούμε να ανεβάσουμε τον κωδικό στο Arduino για να ενεργοποιήσουμε ή να απενεργοποιήσουμε το ρελέ. Βασικά, όταν +5v ρέει μέσω της αντίστασης 1K στη Βάση του τρανζίστορ, ένα ρεύμα περίπου.0005 αμπέρ (500 μικροαμπέρ) ρέει και ενεργοποιεί το τρανζίστορ. Ένα ρεύμα περίπου 0,07 αμπέρ αρχίζει να ρέει μέσω του κόμβου ενεργοποιώντας τον ηλεκτρομαγνήτη. Στη συνέχεια, ο ηλεκτρομαγνήτης τραβά την επαφή μεταγωγής και την κινεί για να συνδέσει τον ακροδέκτη COM με τον ακροδέκτη NO.

* Μόλις συνδεθεί ο ακροδέκτης ΟΧ, μπορεί να ενεργοποιηθεί μια λάμπα ή οποιοδήποτε άλλο φορτίο. Σε αυτό το παράδειγμα απλώς ενεργοποιώ και απενεργοποιώ ένα LED.

Βήμα 7: Ο κώδικας

Ο κώδικας είναι πολύ απλός. Απλώς ξεκινήστε ορίζοντας τον ψηφιακό αριθμό 2 του Arduino ως τον πείρο του ρελέ.

Στη συνέχεια, ορίστε το pinMode ως OUTPUT στην ενότητα ρύθμισης του κώδικα. Τέλος, στην ενότητα βρόχου θα ενεργοποιήσουμε και θα απενεργοποιήσουμε το ρελέ μετά από κάθε 500 κύκλους CPU, ρυθμίζοντας τον πείρο του ρελέ σε HIGH και LOW αντίστοιχα.

Βήμα 8: Συμπέρασμα

* Θυμηθείτε: Είναι πολύ σημαντικό να τοποθετήσετε μια δίοδο στο πηνίο του ρελέ επειδή δημιουργείται μια ακίδα τάσης (επαγωγικό λάκτισμα από το πηνίο) (Ηλεκτρομαγνητική Παρεμβολή) όταν το ρεύμα αφαιρεθεί από το πηνίο λόγω της κατάρρευσης του μαγνητικού πεδίο. Αυτή η αύξηση τάσης μπορεί να προκαλέσει ζημιά στα ευαίσθητα ηλεκτρονικά εξαρτήματα που ελέγχουν το κύκλωμα.

* Το πιο σημαντικό: Όπως και οι πυκνωτές, πάντα υποτιμούμε το ρελέ για να μετριάσουμε τον κίνδυνο βλάβης του ρελέ. Ας πούμε, πρέπει να εργαστείτε σε 10A@120VAC, μην χρησιμοποιήσετε ρελέ με τιμή 10A@120VAC, αλλά χρησιμοποιήστε ένα μεγαλύτερο όπως 30A@120VAC. Θυμηθείτε, ισχύς = τάση * τάση, έτσι ώστε ένα ρελέ 30A@220V να μπορεί να χειριστεί έως και μια συσκευή 6, 000W.

* Αν απλά αντικαταστήσετε το LED με οποιαδήποτε άλλη ηλεκτρική συσκευή όπως ανεμιστήρα, λαμπτήρα, ψυγείο κ.λπ., θα πρέπει να μπορείτε να μετατρέψετε τη συσκευή σε έξυπνη συσκευή με πρίζα τροφοδοσίας ελεγχόμενη με Arduino.

* Το ρελέ μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση δύο κυκλωμάτων. Το ένα όταν ο ηλεκτρομαγνήτης είναι ενεργοποιημένος και το δεύτερο όταν ο ηλεκτρομαγνήτης είναι απενεργοποιημένος.

* Ένα ρελέ βοηθά στην ηλεκτρική απομόνωση. Οι επαφές μεταγωγής ενός ρελέ είναι εντελώς απομονωμένες από το πηνίο και επομένως από το Arduino. Ο μόνος σύνδεσμος είναι από το μαγνητικό πεδίο.

Σημείωση: Τα βραχυκυκλώματα σε ακίδες Arduino ή η προσπάθεια εκτέλεσης συσκευών υψηλής τάσης από αυτό, μπορεί να προκαλέσουν βλάβη ή καταστροφή των τρανζίστορ εξόδου στον πείρο ή βλάβη ολόκληρου του τσιπ AtMega. Συχνά αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα μια "νεκρή" ακίδα του μικροελεγκτή, αλλά το υπόλοιπο τσιπ θα εξακολουθεί να λειτουργεί επαρκώς. Για το λόγο αυτό, είναι καλή ιδέα να συνδέσετε ακίδες OUTPUT σε άλλες συσκευές με αντιστάσεις 470Ω ή 1k, εκτός εάν απαιτείται μέγιστη παροχή ρεύματος από τις ακίδες για μια συγκεκριμένη εφαρμογή

Βήμα 9: Ευχαριστώ

Ευχαριστώ και πάλι που παρακολουθήσατε αυτό το βίντεο! Ελπίζω να σας βοηθήσει. Αν θέλετε να με υποστηρίξετε, μπορείτε να εγγραφείτε στο κανάλι μου και να δείτε τα άλλα μου βίντεο. Ευχαριστώ, πάλι στο επόμενο βίντεό μου.