Роботика, автоматизация, индустриален контрол, микроконтролери, цифрова електроника
В тази статия предоставяме информация за управление на устройствата за мрежово напрежение с помощта на релеен модул. До края на тази работа трябва да можете да управлявате всяко електрическо устройство с микроконтролер като Arduino.
Два релейни модула
Релето е механично превключвател с електрическо задвижване, който може да се включва или изключва, преминаващ ток или не и може да се управлява с ниско напрежение, като 5V, използвано за захранване на Arduino.
Забележка: «НЕДЕЙ»Съответства на английски Нормално отворен (обикновено отворен) и «NC" да се Нормално затворен (нормално затворен). Деактивирано реле има контакти, свързани помежду си ЧЕСТО СРЕЩАНИ Y. NC, и когато се задейства чрез подаване на ток към бобината му, контактите се съединяват ЧЕСТО СРЕЩАНИ Y. НЕДЕЙ.
Управлението на релеен модул с Arduino е същото като управлението на всеки друг цифров изход. Текущото потребление на един от неговите входове е същото, което е необходимо за включване на led.
Тук виждаме как релетата са маркирани отдолу, по същия начин, по който можете да видите символа с разположението на релейните контакти на изхода за високо напрежение на модула:
Вътрешна схема на релейните модули (показана за единично реле, повторения на веригите)
Първо, нека видим схемата, предлагана от производителя:
Хоризонталният жълт съединител, този без идентифициращо име, е комплектът захранващ щифт. Там в модула влизат три стойности:
■ GND, общо или основание.
■ VCC или положително 5V захранване за входната логическа част: резистор R1, излъчващата светлина секция на U1 (щифтове 1 и 2 на оптрона), N1 (индикатор) и IN0 (контролен вход).
■ И JD-VCC, където 5V влиза за захранване на веригата за задвижване на релето, съставена от фототранзистора на U1 (щифтове 3 и 4 на оптрона), резистора R2, транзистора Q1 за справяне с тока на намотката, D1 (диод за премахване на противотоковата намотка ) и самата намотка на релето.
Конекторът J1 извежда контактите на релето навън:
■ 1 е НЕДЕЙ (Нормално отворено = Нормално отворено)
■ 2 е ° С, Общ контакт
■ 3 е NC (Нормално затворено = Нормално затворено).
Тъй като е възможно някой читател да не знае действието на оптрон (наричан още оптрон), ние го обясняваме тук.
Оптронът е чип като този на снимката. Той има двупинов вход (1 и 2 на диаграмата), който се свързва към led (светодиод) и двупинов изход, който се свързва към фототранзистор (3 и 4 на схемата). Включването на светодиода поставя фототранзистора на проводимост, който затваря веригата между неговия колектор (щифт 4) и излъчвателя му (щифт 3). Най-важното при работата е, че няма електрически контакт между входа и изхода. Единственият контакт е светлината, излъчвана от светодиода, което предполага много висока изолация между входа и изхода (от порядъка на 5000V), предпазвайки входовете (в случая свързани към микроконтролер) срещу всякакъв риск от произведено високо напрежение. началната зона.
Реле деактивирано:
Реле активирано състояние:
Релейният модул на снимката в началото на тази статия има два канала (релетата са сините парчета). Има и други модели с един, четири, осем и до шестнадесет канала. Този модул трябва да се захранва с 5V, което е подходящо за използване с Arduino. Има и други релейни модули, които работят с 3.3V, идеални за ESP32, ESP8266 и други микроконтролери, а има и 12V модели.
Релейни модулни връзки
Следващата фигура показва функцията на контактите на релейния модул.
Шестте щифта от лявата страна на релейния модул контролират високо напрежение, а щифтовете от дясната страна се свързват към компонента, който доставя ниско напрежение, като цифровите щифтове на Arduino или друг микроконтролер.
Връзки на мрежовото напрежение
Страната с високо напрежение има два конектора, всеки с по три контакта: общ (COM), нормално затворен (NC: Нормално затворен) и нормално отворен (НЕДЕЙ: Нормално отворен).
■ COM: общ щифт
■ NC (Нормално затворен): използва се нормално затвореният изход, ако е необходимо релето да затвори веригата в състояние на покой, дори без захранване, така че токът да тече през тези контакти, докато през входовете на модула се изпрати сигнал, който да отвори, че верига и спрете тока.
■ НЕДЕЙ (нормално отворен): нормално отворената конфигурация работи в обратен ред: този контакт на релето винаги е отворен и веригата не провежда ток, освен ако през входа й не се изпрати сигнал за активиране на веригата.
Ако искате да запалите лампа само от време на време, най-добре е да използвате конфигурацията с нормално отворена верига.
Кабелно окабеляване
Страната с ниско напрежение има един комплект от четири щифта и друг комплект от три щифта.
Комплектът, обозначен с цветни стрелки, има връзки на VCC Y. GND за захранване на цифровата логика на модула (по същество светодиодите на входните оптрони) и вход 1 (В 1) и вход 2 (ВЪВ 2) за управление на релета 1 и 2, съответно, прилагайки логическо ниво НИСКО.
Другият набор от щифтове (обозначени със сиви стрелки) има щифтовете JD-VCC, VCC Y. GND. ПИН кода JD-VCC това е захранването за електромагнитите на релетата и обикновено се захранва от отделен 5V източник. За да направите това, мостът (светлосин на изображението), който се присъединява към захранването на светодиодите на оптроните с захранването на бобините на релетата, се отстранява. Използвайки два независими източника, се получава максимално електрическо разделяне между управляващите входове и 220V контролирана линия или друго напрежение, по-високо от 5V, на изходите.
ЗАБЕЛЕЖКА: Имайте предвид, че модулът има джъмпер, свързващ VCC и JD-VCC щифтовете; показаният тук е син, но този на вашия модул може да е с различен цвят. Джъмперът ви позволява да изберете дали веригата е физически свързана към 5V на Arduino или не и можете да изберете да го поставите или не. С комплекта джъмпери, щифтовете VCC и JD-VCC са свързани. Това означава, че релейният електромагнит се захранва директно от захранващия щифт на Arduino, така че релейният модул и веригите на Arduino не са физически изолирани един от друг. Без джъмпера трябва да се осигури отделно захранване за задвижване на релейния електромагнит през щифта JD-VCC. Тази настройка физически изолира релетата от Arduino, благодарение на оптрона, вграден в модула.
Връзките между релейния модул и Arduino са наистина прости:
■ GND: отива към общо или "основание" (отрицателна страна на властта)
■ В 1: управлява първото реле (ще се свърже с цифров щифт на Arduino)
■ ВЪВ 2 - Управлява второто реле (трябва да бъде свързано към цифров щифт Arduino, ако се използва второто реле. В противен случай не е необходимо да го свързвате)
■ VCC: отива на 5V
След това въведение, за да се запознаем с модулите, ще видим някои механични и електронни детайли и след това прост пример за управление на релето с програма на Arduino.
Реле вътре:
Завършеност
Управлението на релеен модул с Arduino е толкова просто, колкото и управлението на цифров изход: трябва да се изпращат само ВИСОКИ или НИСКИ сигнали с помощта на цифров щифт Arduino или друг микроконтролер или цифрова схема. С релейния модул могат да се управляват почти всички домакински променливотокови устройства (не само лампи). Ако ще задвижвате двигатели, е удобно да използвате силов компонент с по-голям капацитет, например полупроводниково реле.
Тази препоръка се дължи на факта, че контактите на реле, което се справя с прекомерен ток с високо напрежение, произвеждат искри при отваряне и затваряне и ефектът е много повече, ако натоварването, с което се справят, е индуктивно (намотки). След известно време металните контакти могат да се слепват или да спрат провеждането на ток поради карбонизация на метала.
Релейните контакти в идеално състояние са показани отляво на снимката по-долу, а отдясно как изглеждат, когато са засегнати от искри поради текущо претоварване.
Тест 1:
За да видите бързо и лесно активирането на реле със свързана лампа, можете да стартирате основната програма Примигвай който се предлага в списъка с примери на Arduino IDE, свързващ входа (В 1, например) до цифров щифт 13, и захранване на модула с 5V Y. GND от изходите на Arduino. Това е удобно само като експеримент, обикновен тест, но не забравяйте да се ограничите до работа само с едно реле, свързано и активирано наведнъж. Релето ще се затваря всеки път, когато светодиодът се изключи, веднъж в секунда.