رابط ماژول رله دو کاناله با آردوینو

در پروژه آتی خود، ممکن است بخواهید از آردوینو خود برای کنترل یک دستگاه ولتاژ بالا مانند لامپ، فن یا سایر لوازم خانگی استفاده کنید. با این حال، از آنجایی که آردوینو با ولتاژ 5 ولت کار می کند، نمی تواند مستقیماً این وسایل ولتاژ بالا را کنترل کند.

اینجاست که ماژول های رله وارد عمل می شوند. این ماژول‌های مجهز ارزان، اتصال ساده و ایده‌آل برای پروژه‌های خانگی هستند که نیاز به تعویض مقادیر متوسطی از برق AC یا DC دارند. تنها نقطه ضعف آن این است که چون این وسایل الکترومکانیکی هستند، در طول زمان بیشتر مستعد ساییدگی و پارگی هستند.

این آموزش شما را با راه اندازی ماژول رله برای روشن کردن لامپ یا دستگاه دیگر راهنمایی می کند، اما ابتدا یک پرایمر سریع روی رله ها.

رله ها چگونه کار می کنند؟

در هسته رله یک الکترومغناطیس (یک سیم پیچ سیمی که با عبور برق از آن به آهنربای موقت تبدیل می شود) قرار دارد. رله را می توان به عنوان یک اهرم الکتریکی در نظر گرفت. شما آن را با جریان نسبتاً کمی روشن می کنید و دستگاه دیگری با جریان بسیار بزرگتر روشن می شود.

مبانی رله

در اینجا یک انیمیشن کوچک است که نشان می دهد چگونه یک رله دو مدار را به هم متصل می کند.

برای نشان دادن، به دو مدار ساده فکر کنید: یکی با یک آهنربای الکتریکی و یک کلید یا سنسور، و دیگری با یک کلید مغناطیسی و یک لامپ.

در ابتدا، هر دو مدار باز هستند و جریانی از آنها عبور نمی کند.

هنگامی که جریان کمی از مدار اول عبور می کند، آهنربای الکتریکی انرژی می گیرد و یک میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می کند. الکترومغناطیس پرانرژی شده، تماس مدار دوم را جذب می کند، کلید را می بندد و اجازه می دهد جریان زیادی جریان یابد.

هنگامی که جریان در مدار اول متوقف می شود، کنتاکت به موقعیت اولیه خود باز می گردد و مدار دوم را دوباره باز می کند.

عملیات رله

یک رله معمولاً دارای پنج پایه است که سه تای آنها ترمینال های ولتاژ بالا (NC، COM و NO) هستند که به دستگاه تحت کنترل متصل می شوند.

بسته به اینکه دستگاه باید به طور معمول روشن یا خاموش بماند، دستگاه بین ترمینال COM (مشترک) و ترمینال NC (معمولاً بسته) یا NO (معمولاً باز) متصل می شود.

بین دو پایه باقیمانده (کویل 1 و سیم پیچ 2) سیم پیچی قرار دارد که به عنوان آهنربای الکتریکی عمل می کند.

به طور معمول (موقعیت اولیه)، ترمینال COM به ترمینال NC متصل است و ترمینال NO باز است.

هنگامی که جریان از سیم پیچ عبور می کند، آهنربای الکتریکی انرژی می گیرد و باعث می شود که تماس داخلی سوئیچ حرکت کند. سپس COM به ترمینال NO متصل می شود و از ترمینال NC جدا می شود.

هنگامی که جریان از طریق سیم پیچ عبور نمی کند، کنتاکت داخلی به موقعیت اولیه خود باز می گردد، ترمینال NC دوباره به COM متصل می شود و ترمینال NO دوباره باز می شود.

به بیان دیگر، رله به عنوان یک سوئیچ تک قطبی-دو پرتاب (SPDT) عمل می کند.

بررسی اجمالی سخت افزار ماژول رله دو کاناله

ماژول رله دو کاناله طوری طراحی شده است که به آردوینو شما اجازه می دهد دو دستگاه پرقدرت را کنترل کند. دارای دو رله است که هر کدام دارای حداکثر جریان 10A در 250VAC یا 30VDC هستند.

ماژول های یک، چهار و هشت کانالی نیز موجود است. شما می توانید یکی از بهترین ها را انتخاب کنید که نیازهای شما را برآورده کند.

بلوک های ترمینال خروجی

پایانه های ولتاژ بالا (NC، COM و NO) هر رله به دو ترمینال پیچی تقسیم می شوند. دستگاهی که می‌خواهید کنترل کنید می‌تواند به آنها متصل شود.

کنترل ماژول

در سمت دیگر ماژول دو پایه ورودی IN1 و IN2 برای کنترل رله وجود دارد. این پایه‌ها با ولتاژ منطقی 5 ولت سازگار هستند، بنابراین اگر یک میکروکنترلر مانند آردوینو دارید، می‌توانید یک رله را با هر پایه خروجی دیجیتال راه‌اندازی کنید.

پایه های ورودی کم فعال هستند، به این معنی که یک Logic LOW رله را فعال می کند و یک منطقی HIGH آن را غیرفعال می کند.

ماژول رله دارای دو LED است که وضعیت رله را نشان می دهد. هنگامی که یک رله فعال می شود، LED مربوطه روشن می شود.

اپتوکوپلرهای داخلی

یکی از بهترین ویژگی های این ماژول ها تعبیه دو کوپلر نوری بر روی ورودی های منطقی است.

اپتوکوپلرها ایزوله الکتریکی کامل بین ورودی کنترل منطقی و توان رله را به عنوان یک لایه حفاظتی اضافی در صورت خرابی عمده در بار AC رله، مانند برخورد رعد و برق، ارائه می دهند.

بلوز انتخاب منبع تغذیه

ماژول دارای یک جامپر بین پین های هدر JD-VCC و VCC است (قدرت رله به توان منطقی متصل است). این جامپر تعیین می کند که آیا ماژول رله به صورت فیزیکی به آردوینو متصل است یا خیر.

هنگامی که جامپر در جای خود قرار می گیرد، آردوینو به طور مستقیم آهنربای الکتریکی رله را تغذیه می کند. در این حالت، ماژول رله و آردوینو از نظر فیزیکی از یکدیگر جدا نیستند، اما استفاده از دستگاه را آسان‌تر می‌کند زیرا تنها به یک منبع تغذیه نیاز دارد.

هنگامی که جامپر را بردارید، ماژول رله از نظر فیزیکی از آردوینو جدا می شود. با این حال، در این مورد، شما باید یک ولتاژ منبع تغذیه 5 ولت جداگانه به JD-VCC و GND ارائه دهید.

قدرت ماژول

این ماژول با ولتاژ 5 ولت کار می کند و تقریباً 140 میلی آمپر هنگامی که هر دو رله فعال می شوند (هر کدام 70 میلی آمپر) می کشد.

این ماژول همچنین شامل دیودهای فلای بک است که به موازات سیم پیچ های رله متصل می شوند تا به طور ایمن جریان را در هنگام خاموش شدن سیم پیچ رله قطع کنند.

به یاد داشته باشید که در صورت فعال بودن اپتوکوپلرها، دو منبع تغذیه 5 ولت جداگانه مورد نیاز است.

پین اوت ماژول رله دو کاناله

بیایید نگاهی به پین‌آوت بیندازیم.

پین های کنترل:

VCCپین برق را به اپتوکوپلرهای داخلی و در صورت تمایل، آهنربای الکتریکی رله (اگر جامپر را در جای خود نگه دارید) تامین می کند. آن را به پایه 5 ولت آردوینو وصل کنید.

GNDپین زمین مشترک است.

IN1 و IN2پین ها رله را کنترل می کنند. اینها پین‌های پایین فعال هستند، به این معنی که با کشیدن آنها به LOW رله فعال می‌شود و با کشیدن آن‌ها HIGH آن را غیرفعال می‌کنید.

پین های انتخاب منبع تغذیه:

JD-VCCبرق آهنربای رله را تامین می کند. هنگامی که جامپر در جای خود قرار می گیرد، JD-VCC به VCC متصل می شود و به الکترومغناطیس ها اجازه می دهد تا با خط 5 ولت آردوینو تغذیه شوند. بدون درپوش جامپر، باید آن را به یک منبع تغذیه 5 ولت جداگانه وصل کنید.

VCCپین به پین ​​JD-VCC با درپوش جامپر متصل می شود. اگر جامپر را جدا کردید، این پین را جدا نگه دارید.

GNDپین زمین مشترک است.

پایانه های خروجی:

COMترمینال به دستگاهی که قصد کنترل آن را دارید متصل می شود.

NCترمینال معمولاً به ترمینال COM متصل می شود، مگر اینکه رله را فعال کنید، که اتصال را قطع می کند.

نهترمینال معمولاً باز است، مگر اینکه رله ای را که آن را به ترمینال COM متصل می کند، فعال کنید.

سیم کشی ماژول رله دو کاناله به آردوینو

اکنون که همه چیز را در مورد ماژول رله می دانیم، وقت آن است که از آن استفاده کنیم! بیایید ماژول رله خود را برای راه اندازی یک لامپ سیم کشی کنیم.

هشدار:
این برد با ولتاژ متناوب بالا در تعامل است. استفاده نادرست یا نادرست می تواند منجر به آسیب جدی یا مرگ شود. بنابراین برای افرادی که با ولتاژ متناوب بالا آشنا و آشنا هستند در نظر گرفته شده است.

با اتصال پایه VCC ماژول به پایه 5 ولت آردوینو و پایه GND به زمین شروع کنید. ما فقط از یک رله برای آزمایش خود استفاده خواهیم کرد، بنابراین پایه دیجیتال شماره 6 را به پایه ورودی IN1 وصل کنید.

همچنین باید ماژول رله را به دستگاه AC که می خواهید کنترل کنید وصل کنید، در این مورد، یک لامپ. بسته به اینکه می‌خواهید وضعیت اولیه دستگاهتان چگونه باشد، باید خط برق متناوب خود را قطع کنید و یک سر سیم بریده شده (از دیوار) را به COM و سر دیگر را به NC یا NO وصل کنید.

اگر می خواهید دستگاه خود را بیشتر اوقات خاموش نگه دارید و گهگاه آن را روشن کنید، سر دیگر سیم را به NO وصل کنید. در غیر این صورت آن را به NC وصل کنید.

برای این پروژه می خواهیم ابتدا لامپ ما خاموش باشد و بعد از فعال سازی رله روشن شود، بنابراین یک سر سیم را به COM و سر دیگر را به NO وصل می کنیم.

تصویر زیر سیم کشی را نشان می دهد.

در نمودار سیم کشی بالا جامپر را در جای خود رها کردیم، بنابراین آهنربای الکتریکی رله مستقیماً از آردوینو هدایت می شود. در این صورت ماژول رله و آردوینو از نظر فیزیکی ایزوله نخواهند شد.

اگر می خواهید آنها را ایزوله نگه دارید، باید یک ولتاژ منبع تغذیه 5 ولت جداگانه برای JD-VCC و GND فراهم کنید. سیم کشی زیر نحوه انجام این کار را نشان می دهد.

کد نمونه آردوینو

کنترل یک ماژول رله با آردوینو به آسانی کنترل یک LED است. در اینجا یک کد ساده وجود دارد که رله را به مدت 3 ثانیه فعال می کند و سپس آن را برای 3 ثانیه غیرفعال می کند.

int RelayPin = 6;

void setup() {
	// Set RelayPin as an output pin
	pinMode(RelayPin, OUTPUT);
}

void loop() {
	// Let's turn on the relay...
	digitalWrite(RelayPin, LOW);
	delay(3000);
	
	// Let's turn off the relay...
	digitalWrite(RelayPin, HIGH);
	delay(3000);
}

توضیح کد:

طرح با اعلام پینی که پایه ورودی ماژول رله به آن متصل است، شروع می شود.

int RelayPin = 6;

در تابع setup، پین ورودی را طوری پیکربندی می‌کنیم که به‌عنوان یک خروجی رفتار کند.

pinMode(RelayPin, OUTPUT);

در عملکرد حلقه، با کشیدن پایه رله LOW/HIGH دستگاه را روشن/خاموش می کنیم.

digitalWrite(RelayPin, LOW)پین را LOW digitalWrite(RelayPin, HIGH)می‌کشد، در حالی که پین ​​را بالا می‌کشد.

digitalWrite(RelayPin, LOW);
delay(3000);

digitalWrite(RelayPin, HIGH);
delay(3000);