Робототехніка, автоматизація, промислове управління, мікроконтролери, цифрова електроніка
У цій статті ми надаємо інформацію для управління пристроями напруги мережі за допомогою релейного модуля. Наприкінці цієї роботи ви зможете керувати будь-яким електричним пристроєм за допомогою мікроконтролера, такого як Arduino.
Два релейних модуля
Реле - це механічний вимикач з електричним приводом, який можна вмикати або вимикати, пропускаючи струм чи ні, і ним можна керувати за низьких напруг, таких як 5 В, що використовується для живлення Arduino.
Примітка: «НЕ»Відповідає англійській мові Зазвичай відкритий (зазвичай відкриті) та «NC"до Зазвичай закритий (нормально закритий). Деактивоване реле має зв’язані контакти Спільний Y NC, і коли він активується подачею струму на його котушку, контакти з’єднуються між собою Спільний Y НЕ.
Управління модулем реле за допомогою Arduino те саме, що керування будь-яким іншим цифровим виходом. Поточне споживання одного з його входів те саме, що потрібно для включення світлодіода.
Тут ми бачимо, як реле позначені внизу, так само, як ви можете побачити символ із розташуванням контактів реле на високовольтному виході модуля:
Внутрішня схема модулів реле (показано для одного реле, схеми повторюються)
Спочатку подивимося схему, запропоновану виробником:
Горизонтальний жовтий роз'єм, той, що не має ідентифікаційного імені, є набором контактів вводу живлення. Там в модуль входять три значення:
■ GND, загальне або ґрунтове.
■ VCC або позитивне живлення 5 В для вхідної логічної частини: резистор R1, світлопромінна секція U1 (висновки 1 і 2 оптрони), N1 (світлодіодний індикатор) та IN0 (вхід управління).
■ І JD-VCC, де 5 В надходить для живлення ланцюга приводу реле, що складається з фототранзистора U1 (висновки 3 і 4 оптрони), резистора R2, транзистора Q1 для обробки струму котушки, D1 (діод для усунення протитокової обмотки ) і сама котушка реле.
Роз'єм J1 виводить контакти реле назовні:
■ 1 є НЕ (Звичайно відкритий = Звичайно відкритий)
■ 2 є C., Спільний контакт
■ 3 є NC (Звичайно закрито = Звичайно закрито).
Оскільки певний читач не знає, як працює оптопар (також званий оптопаром), ми пояснюємо це тут.
Оптопар - це мікросхема, подібна до картини. Він має двоконтактний вхід (1 і 2 на схемі), який підключається до світлодіода (світлодіод) і двоконтактний вихід, який підключається до фототранзистора (3 і 4 на схемі). Увімкнення світлодіода ставить фототранзистор на провідність, що замикає ланцюг між його колектором (контакт 4) та його випромінювачем (контакт 3). Найголовніше в роботі - це відсутність електричного контакту між входом і виходом. Єдиним контактом є світло, що випромінюється світлодіодом, що передбачає дуже високу ізоляцію між входом і виходом (близько 5000 В), захищаючи входи (в даному випадку підключені до мікроконтролера) від будь-якого ризику високої напруги. початкова зона.
Стан деактивованого реле:
Активоване стан реле:
Модуль реле на фото на початку цієї статті має два канали (реле - це сині частини). Є й інші моделі з одним, чотирма, вісьмома та до шістнадцятьма каналами. Цей модуль повинен живитися від напруги 5 В, що підходить для використання з Arduino. Є й інші релейні модулі, які працюють з 3,3 В, ідеально підходять для ESP32, ESP8266 та інших мікроконтролерів, а також є моделі 12 В.
З'єднання релейного модуля
На наступному малюнку показано функцію контактів модуля реле.
Шість контактів на лівій стороні модуля реле контролюють високу напругу, а контакти на правій стороні підключаються до компонента, що забезпечує низьку напругу, як цифрові висновки на Arduino або іншому мікроконтролері.
З'єднання напруги мережі
Сторона високої напруги має два роз'єми, кожен з яких має три контакти: загальний (COM), нормально закритий (NC: Нормально закритий) і нормально відкритий (НЕ: Нормально відкритий).
■ COM: загальний штифт
■ NC (Нормально замкнутий): нормально замкнутий вихід використовується, якщо необхідно, щоб реле замкнуло ланцюг в режимі очікування, навіть без живлення, так що струм протікає через ці контакти, поки через входи модуля не буде надіслано сигнал на відкриття цю ланцюг і зупиніть струм.
■ НЕ (нормально розімкнутий): нормально розімкнута конфігурація працює в зворотному порядку: цей контакт реле завжди розімкнутий, і ланцюг не несе струму, якщо через його вхід не надходить сигнал для активації схеми.
Якщо ви хочете лише час від часу запалювати лампу, найкраще скористатися конфігурацією нормально розімкнутого контуру.
Контактна проводка
Низьковольтна сторона має один комплект з чотирьох контактів, а інший комплект з трьох контактів.
Набір, позначений кольоровими стрілками, має з'єднання VCC Y GND для живлення цифрової логіки модуля (по суті, світлодіодів вхідних оптронів), а вхід 1 (В 1) і вхід 2 (В 2) для управління реле 1 і 2 відповідно, застосовуючи логічний рівень НИЗЬКИЙ.
Інший набір шпильок (позначений сірими стрілками) має шпильки JD-VCC, VCC Y GND. PIN-код JD-VCC це джерело живлення для електромагнітів реле, і воно, як правило, живиться від окремого джерела напруги 5 В. Для цього знімається міст (світло-блакитний на зображенні), який з'єднує живлення світлодіодів оптрони з живленням котушок реле. Використовуючи два незалежних джерела, отримується максимальне електричне розділення між входами управління та контрольованою лінією 220 В, або інша напруга вище 5 В, на виходах.
ПРИМІТКА: Зверніть увагу, що модуль має перемичку, що з'єднує висновки VCC та JD-VCC; показаний тут синій, але на вашому модулі може бути іншого кольору. Перемичка дозволяє вам вибрати, підключена схема фізично до 5 В Arduino чи ні, і ви можете вибрати, розміщувати її чи ні. З набором перемичок штифти VCC та JD-VCC пов'язані між собою. Це означає, що електромагніт реле живиться безпосередньо від штиря живлення Arduino, тому модуль реле та схеми Arduino фізично не ізольовані один від одного. Без перемички повинен бути передбачений окремий джерело живлення для приводу електромагніта реле через штифт JD-VCC. Ця установка фізично ізолює реле від Arduino завдяки вбудованому в модуль оптрону.
Зв'язки між модулем реле та Arduino дійсно прості:
■ GND: переходить до загального чи "основного" (негативна сторона влади)
■ В 1: керує першим реле (буде підключатися до цифрового виводу Arduino)
■ В 2: керує другим реле (його потрібно підключити до цифрового штифта Arduino, якщо використовується це друге реле. В іншому випадку підключати його не потрібно)
■ VCC: переходить на 5В
Після цього вступу для ознайомлення з модулями ми побачимо деякі механічні та електронні деталі, а потім простий приклад управління реле за допомогою програми на Arduino.
Реле всередині:
Завершення
Управління модулем реле за допомогою Arduino настільки ж просте, як і управління цифровим виходом: лише ВИСОКИЙ або НИЗКИЙ сигнали повинні надсилатися за допомогою цифрового виводу Arduino, іншого мікроконтролера або цифрової схеми. За допомогою релейного модуля можна керувати майже всіма побутовими пристроями змінного струму (не тільки лампами). Якщо ви збираєтеся керувати двигунами, зручно використовувати компонент потужності більшої потужності, наприклад твердотільне реле.
Ця рекомендація зумовлена тим, що контакти реле, яке справляється із надмірним струмом з високими напругами, створюють іскри при відкриванні та закритті, і ефект набагато більший, якщо навантаження, яку вони обробляють, є індуктивною (обмотки). Через деякий час металеві контакти можуть злипатися або перестати проводити струм через вуглецювання металу.
Релейні контакти в ідеальному стані показані зліва на фотографії нижче, а праворуч - як вони виглядають, коли на них діють іскри через поточні перевантаження.
Тест 1:
Щоб швидко і легко переглянути активацію реле з підключеною лампою, ви можете запустити основну програму Блимати який пропонується в списку прикладів IDE Arduino, що підключає вхід (В 1, наприклад) до цифровий штифт 13, і подача модуля за допомогою 5 В Y GND з виходів Arduino. Це зручно лише як експеримент, простий тест, але пам’ятайте, що потрібно обмежитися роботою лише з одним реле, підключеним і активованим одночасно. Реле замикається щоразу, коли світлодіод вимикається, раз на секунду.