A volte vuoi che Arduino controlli dispositivi alimentati a corrente alternata come lampade, ventilatori o altri dispositivi domestici. Ma poiché Arduino funziona a 5 volt, non può controllare direttamente questi dispositivi a tensione più alta.
Ecco dove entra in gioco il modulo relè. Puoi usare un modulo relè per controllare la rete AC e Arduino per controllare il relè.
Questo tutorial ti spiega come configurare il modulo relè a un canale per accendere una lampada o un altro dispositivo, ma iniziamo con una breve introduzione ai relè.
Come funzionano i relè?
Un relè è un interruttore elettromagnetico azionato da una corrente relativamente piccola che può controllare correnti molto più grandi.
Ecco una semplice animazione che illustra come il relè usa un circuito per accendere un altro circuito.
Inizialmente il primo circuito è spento e non scorre corrente attraverso di esso finché qualcosa (un sensore o un interruttore che si chiude) lo accende. Anche il secondo circuito è spento.
Quando una piccola corrente scorre attraverso il primo circuito, attiva l’elettromagnete, che genera un campo magnetico tutto intorno ad esso.
L’elettromagnete eccitato attira un contatto nel secondo circuito verso di sé, chiudendo l’interruttore e permettendo ad una corrente molto più grande di fluire attraverso il secondo circuito.
Quando la corrente smette di scorrere, il contatto torna nella sua posizione originale, spegnendo di nuovo il secondo circuito.
Fondamenti del relè
In genere il relè ha 5 pin, tre dei quali sono terminali ad alta tensione (NC, COM e NO) che si collegano al dispositivo che si vuole controllare.
La corrente di rete entra nel relè dal terminale comune (COM). Mentre l’uso dei terminali NC & NO dipende se si vuole accendere o spegnere il dispositivo.
Tra i due pin rimanenti (coil1 e coil2), c’è una bobina che agisce come un elettromagnete.
Quando la corrente scorre nella bobina, l’elettromagnete si carica e muove i contatti interni dell’interruttore. In quel momento il terminale normalmente aperto (NO) si collega al comune (COM), e il terminale normalmente chiuso (NC) diventa scollegato.
Quando la corrente smette di fluire attraverso la bobina, il contatto interno ritorna al suo stato iniziale cioè il terminale normalmente chiuso (NC) si connette al comune (COM), e il terminale normalmente aperto (NO) si riapre.
Questo è conosciuto come un interruttore unipolare a doppio tiro (SPDT).
Modulo relè a un canale
Per questo tutorial, useremo un modulo relè a un canale. Tuttavia ci sono altri moduli con due, quattro e otto canali. Potete scegliere quello che meglio si adatta alle vostre esigenze.
Questo modulo è progettato per commutare solo un singolo dispositivo ad alta potenza dal vostro Arduino. Ha un relè valutato fino a 10A per canale a 250VAC o 30VDC.
LED
Ci sono due LED sul modulo relè che indicano la posizione del relè.
Il LED Power si accende quando il modulo è alimentato. Il LED di stato si accende quando il relè è attivato.
Morsettiera di uscita
Abbiamo tre canali del relè suddivisi in morsetti a vite blu. I canali sono etichettati per la loro funzione: comune (COM), normalmente chiuso (NC), e normalmente aperto (NO)
I nomi spiegano lo stato del canale in relazione all’interruttore a riposo.
COM (comune): Questo è il pin da collegare al segnale (elettricità di rete nel nostro caso) che si intende commutare.
NC (normalmente chiuso): Una configurazione normalmente chiusa si usa quando si vuole spegnere il relè per default. In questa configurazione il relè è sempre chiuso e rimane chiuso finché non si invia un segnale da Arduino al modulo relè per aprire il circuito.
NO (Normally Open): Una configurazione normalmente aperta funziona nell’altro modo in cui il relè è sempre aperto finché non si invia un segnale da Arduino al modulo relè per chiudere il circuito.
Pin di controllo
Sull’altro lato del modulo, ci sono tre pin – un pin di terra e un pin VCC per alimentare il modulo e un pin di ingresso IN per controllare il relè.
Il pin di ingresso è attivo basso, il che significa che il relè si attiva quando si tira il pin BASSO e diventa inattivo quando si tira il pin ALTO.
Pinout del modulo relè a un canale
Diamo un’occhiata al pinout del modulo relè a un canale.
Pin di controllo:
Il pin IN è usato per controllare il relè. È un pin basso attivo, il che significa che il relè sarà attivato quando si tira il pin BASSO e diventerà inattivo quando si tira il pin ALTO.
GND è la connessione di terra.
VCC pin fornisce alimentazione al modulo.
Morsetto d’uscita:
Il pin COM è collegato al segnale che intendete commutare.
NC è collegato al pin COM per default, a meno che non mandiate un segnale da Arduino al modulo relè per interrompere la connessione.
NO pin è aperto di default, a meno che non si invii un segnale da Arduino al modulo relè per effettuare la connessione.
Cablaggio di un modulo relè a un canale con Arduino UNO
Ora che sappiamo tutto sul modulo relè, è il momento di metterlo in uso!
Attenzione:
Questa scheda interagisce con una tensione AC elevata. Un uso scorretto o improprio potrebbe provocare gravi lesioni o la morte. Quindi, è destinato a persone con esperienza e conoscenza dell’ALTA tensione AC.
Impostiamo il nostro modulo relè per accendere una lampada.
Iniziamo collegando il pin VCC del modulo a 5V su Arduino e il pin GND a terra. Collegate il pin digitale #6 al pin di ingresso IN per controllare il relè.
Avrete anche bisogno di posizionare il modulo relè in linea con il dispositivo alimentato in AC (lampada nel nostro caso) che state cercando di controllare. Dovrete tagliare la vostra linea AC in tensione e collegare un’estremità del filo tagliato (proveniente dal muro) a COM e l’altra a NC o NO a seconda di quello che volete che sia lo stato di riposo del vostro dispositivo.
Se il vostro dispositivo AC sarà spento per la maggior parte del tempo, e occasionalmente volete accenderlo, dovreste collegare l’altro a NO. Collegare a NC se il dispositivo sarà acceso per la maggior parte del tempo.
Per questo progetto vogliamo che la nostra lampada sia spenta in stato di riposo e illuminata quando attiviamo il relè, quindi metteremo un’estremità in COM e l’altra in NO.
L’illustrazione seguente mostra il cablaggio.
Codice Arduino
Ora che il nostro hardware è tutto pronto, diamo uno sguardo al codice che accende la lampada.
Ecco il semplice codice che accenderà la lampada per 3 secondi e la terrà spenta per i successivi 3 secondi.
int RelayPin = 6;void setup() {// Set RelayPin as an output pinpinMode(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);}Spiegazione del codice:
Controllare un modulo relè con Arduino è semplice come controllare un LED. Lo sketch inizia dichiarando il pin a cui è collegato il pin di ingresso del modulo relè.
int RelayPin = 6;Nella funzione di setup, definiamo quel pin come uscita.
pinMode(RelayPin, OUTPUT);Ora nella funzione loop, accendiamo/spegniamo il dispositivo tirando il pin del relè BASSO/ALTO rispettivamente.
digitalWrite(RelayPin, LOW) tira il pin LOW mentre digitalWrite(RelayPin, HIGH) tira il pin HIGH.
digitalWrite(RelayPin, LOW);delay(3000);digitalWrite(RelayPin, HIGH);delay(3000);