Een relais besturen met een Arduino: 9 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Hallo allemaal, welkom terug op mijn kanaal. Dit is mijn 4e tutorial over het besturen van een RELAY (geen relaismodule) met een Arduino.

Er zijn honderden tutorials beschikbaar over het gebruik van een "relaismodule", maar ik kon geen goede vinden die laat zien hoe je een relais en geen relaismodule moet gebruiken. Dus hier gaan we bespreken hoe een relais werkt en hoe we het kunnen aansluiten op een Arduino.

Opmerking: Als u werkt met "netstroom", zoals 120v of 240v wisselstroombedrading, moet u altijd de juiste apparatuur en veiligheidsuitrusting gebruiken en bepalen of u over voldoende vaardigheden en ervaring beschikt of een erkende elektricien raadplegen. Dit project is niet bedoeld voor gebruik door kinderen.

Stap 1: Basis

Een relais is een grote mechanische schakelaar die wordt in- of uitgeschakeld door een spoel te bekrachtigen.

Afhankelijk van het werkingsprincipe en de structurele kenmerken zijn relais van verschillende typen, zoals:

1. Elektromagnetische relais

2. Solid State-relais

3. Thermische relais

4. Vermogensgevarieerde relais

5. Reed-relais

6. Hybride relais

7. Multidimensionale relais enzovoort, met verschillende classificaties, maten en toepassingen.

In deze tutorial zullen we het echter alleen hebben over elektromagnetische relais.

Gids voor verschillende soorten relais:

1.

2.

Stap 2: Mijn relais (SRD-05VDC-SL-C)

Het relais waar ik naar kijk is een SRD-05VDC-SL-C. Het is een zeer populair relais onder Arduino- en doe-het-zelf-elektronica-hobbyisten.

Dit relais heeft 5 pinnen. 2 voor de spoel. De middelste is COM (algemeen) en de rest van de twee wordt NO (Normaal Open) en NC (Normaal Gesloten) genoemd. Wanneer stroom door de spoel van het relais stroomt, wordt een magnetisch veld gecreëerd dat ervoor zorgt dat een ijzerhoudend anker beweegt, waardoor een elektrische verbinding wordt gemaakt of verbroken. Wanneer de elektromagneet wordt bekrachtigd, is de NO degene die aan is en NC degene die uit is. Wanneer de spoel spanningsloos is, verdwijnt de elektromagnetische kracht en beweegt het anker terug naar de oorspronkelijke positie door het NC-contact aan te zetten. Het sluiten en loslaten van de contacten resulteert in het in- en uitschakelen van de circuits.

Als we nu naar de bovenkant van het relais kijken, is het eerste wat we zien SONGLE, de naam van de fabrikant. Dan zien we de "Current and Voltage Rating": dit is de maximale stroom en/of spanning die door de schakelaar kan worden gevoerd. Het begint bij 10A@250VAC en daalt tot 10A@28VDC. Tenslotte zegt het onderste bit: SRD-05VDC-SL-C SRD: is het model relais. 05VDC: Ook bekend als "Nominale spoelspanning" of "relaisactiveringsspanning", dit is de spanning die de spoel nodig heeft om het relais te activeren.

S: Staat voor "Sealed Type" structuur

L: is de "spoelgevoeligheid" die 0,36 W. is

C: vertelt ons over het contactformulier

Ik heb de datasheet van het relais bijgevoegd voor meer informatie.

Stap 3: Een relais in handen krijgen

Laten we beginnen met het bepalen van de relaisspoelpennen.

U kunt dit doen door een multimeter aan te sluiten op de weerstandsmeetmodus met een schaal van 1000 ohm (aangezien de spoelweerstand normaal tussen 50 ohm en 1000 ohm ligt) of door een batterij te gebruiken. Op dit relais staat 'geen' polariteit aangegeven omdat de interne onderdrukkingsdiode niet aanwezig is. Daarom kan de positieve uitgang van de gelijkstroomvoeding worden aangesloten op een van de spoelpinnen, terwijl de negatieve uitgang van de gelijkstroomvoeding wordt aangesloten op de andere pin van de spoel of omgekeerd. Als we onze batterij op de juiste pinnen aansluiten, kun je het * klikkende * geluid horen wanneer de schakelaar wordt ingeschakeld.

Als je ooit in de war raakt bij het uitzoeken welke NEE is en welke NC-pin, volg dan de onderstaande stappen om dat eenvoudig te bepalen:

- Zet de multimeter in de weerstandsmeetmodus.

- Draai het relais ondersteboven om de pinnen aan de onderkant te zien.

- Sluit nu een op de sonde van de multimeter aan op de pin tussen de spoelen (Common Pin)

- Sluit vervolgens de andere sonde één voor één aan op de resterende 2 pinnen.

Slechts één van de pinnen zal het circuit voltooien en zal activiteit op de multimeter weergeven.

Stap 4: Arduino en een relais

* De vraag is "Waarom een relais gebruiken met een Arduino?"

De GPIO-pinnen (general purpose input/output) van een microcontroller kunnen geen apparaten met een hoger vermogen aan. Een LED is eenvoudig genoeg, maar grote stroombronnen zoals gloeilampen, motoren, pompen of ventilatoren vereisten meer stiekeme circuits. U kunt een 5V-relais gebruiken om de 120-240V-stroom te schakelen en de Arduino gebruiken om het relais te besturen.

* Een relais staat in principe een relatief lage spanning toe om circuits met een hoger vermogen gemakkelijk te besturen. Een relais bereikt dit door de 5V die wordt afgegeven door een Arduino-pin te gebruiken om de elektromagneet van energie te voorzien, die op zijn beurt een interne, fysieke schakelaar sluit om een circuit met een hoger vermogen in of uit te schakelen. De schakelcontacten van een relais zijn volledig geïsoleerd van de spoel, en dus van de Arduino. De enige link is door het magnetische veld. Dit proces wordt "Elektrische Isolatie" genoemd.

* Nu rijst de vraag: waarom hebben we het extra stukje circuit nodig om het relais aan te drijven? De spoel van het relais heeft een grote stroom nodig (ongeveer 150 mA) om het relais aan te sturen, wat een Arduino niet kan leveren. Daarom hebben we een apparaat nodig om de stroom te versterken. In dit project stuurt de NPN-transistor 2N2222 het relais aan wanneer de NPN-junctie verzadigd raakt.

Stap 5: Hardwarevereisten

Voor deze tutorial hebben we nodig:

1 x Breadboard

1 x Arduino Nano/UNO (wat handig is)

1 x relais

1 x 1K weerstand

1 x 1N4007 hoogspanningsdiode met hoge stroomsterkte om de microcontroller te beschermen tegen spanningspieken

1 x 2N2222 NPN-transistor voor algemeen gebruik

1 x LED en een 220 ohm stroombegrenzingsweerstand om de connectiviteit te testen

Weinig aansluitkabels

Een USB-kabel om de code naar de Arduino te uploaden

en algemene soldeerapparatuur

Stap 6: Montage

* Laten we beginnen met het aansluiten van de VIN- en GND-pinnen van de Arduino op de +ve en -ve rails van het breadboard.

* Sluit vervolgens een van de spoelenpen aan op de +ve 5v-rail van het breadboard.

* Vervolgens moeten we een diode over de elektromagnetische spoel aansluiten. De diode over de elektromagneet geleidt in de omgekeerde richting wanneer de transistor is uitgeschakeld om te beschermen tegen een spanningspiek of de terugstroom van stroom.

* Sluit vervolgens de Collector van de NPN-transistor aan op de 2e pin van de spoel.

* De zender wordt aangesloten op de -ve rail van het breadboard.

* Definitief, sluit met behulp van een 1k-weerstand de basis van de transistor aan op de D2-pin van de Arduino.

* Dat is het, ons circuit is voltooid, nu kunnen we de code uploaden naar de Arduino om het relais in of uit te schakelen. Kortom, wanneer +5v door de 1K-weerstand naar de basis van de transistor vloeit, stroomt er een stroom van ongeveer.0005 ampère (500 microampère) en wordt de transistor ingeschakeld. Een stroom van ongeveer 0,07 ampère begint door de kruising te stromen en de elektromagneet aan te zetten. De elektromagneet trekt dan aan het schakelcontact en beweegt het om de COM-terminal met de NO-terminal te verbinden.

* Zodra de NO-aansluiting is aangesloten, kan een lamp of een andere belasting worden ingeschakeld. In dit voorbeeld zet ik gewoon een LED aan en uit.

Stap 7: De code

De code is heel eenvoudig. Begin gewoon met het definiëren van de digitale pin nummer 2 van de Arduino als de relaispin.

Definieer vervolgens de pinMode als OUTPUT in het setup-gedeelte van de code. Ten slotte gaan we in het lusgedeelte het relais na elke 500 CPU-cycli in- en uitschakelen door de relaispin op respectievelijk HOOG en LAAG in te stellen.

Stap 8: Conclusie

* Onthoud: Het is erg belangrijk om een diode over de spoel van het relais te plaatsen, omdat er een spanningspiek (inductieve terugslag van de spoel) wordt gegenereerd (elektromagnetische interferentie) wanneer de stroom van de spoel wordt verwijderd als gevolg van het instorten van de magnetische veld. Deze spanningspiek kan de gevoelige elektronische componenten die het circuit besturen, beschadigen.

* Het belangrijkste: hetzelfde als bij condensatoren, we onderschatten het relais altijd om het risico op relaisstoringen te verkleinen. Laten we zeggen dat u moet werken op 10A@120VAC, geen relais gebruikt voor 10A@120VAC, maar een grotere, zoals 30A@120VAC. Onthoud, vermogen = stroom * spanning, dus een 30A@220V-relais kan een apparaat van 6.000 W aan.

* Als je de LED gewoon vervangt door een ander elektrisch apparaat zoals een ventilator, lamp, koelkast enz., zou je dat apparaat in een slim apparaat moeten kunnen veranderen met een Arduino-gestuurd stopcontact.

* Relais kan ook worden gebruikt om twee circuits in of uit te schakelen. Een wanneer de elektromagneet aan is en de tweede wanneer de elektromagneet uit is.

* Een relais helpt bij elektrische isolatie. De schakelcontacten van een relais zijn volledig geïsoleerd van de spoel, en dus van de Arduino. De enige link is door het magnetische veld.

Opmerking: Kortsluiting op Arduino-pinnen, of pogingen om apparaten met hoge stroom erop te laten lopen, kunnen de uitgangstransistors in de pin beschadigen of vernietigen, of de hele AtMega-chip beschadigen. Vaak zal dit resulteren in een "dode" pin van de microcontroller, maar de resterende chip zal nog steeds adequaat functioneren. Om deze reden is het een goed idee om OUTPUT-pinnen aan te sluiten op andere apparaten met 470Ω- of 1k-weerstanden, tenzij maximale stroomafname van de pinnen vereist is voor een bepaalde toepassing

Stap 9: Bedankt

Nogmaals bedankt voor het kijken naar deze video! Ik hoop dat het je helpt. Als je me wilt steunen, kun je je abonneren op mijn kanaal en mijn andere video's bekijken. Bedankt, ca opnieuw in mijn volgende video.