Электромагнитное реле

Электромагнитное реле является по сути управляемым механическим выключателем: подали на него ток - оно замкнуло контакты, сняли ток - разомкнуло. Контакты являются именно контактами: металлическими "пятаками", которые прижимаются друг к другу. Именно поэтому такое реле может управлять как нагрузкой постоянного, так и переменного тока. По заданной программе может включать и выключать свет (сетевой светильник, светодиодная лента), обогреватель, вентилятор, насос для полива - всё что угодно!

	В наборе GyverKIT	START	IOT	EXTRA
	Модуль реле	✔	✔	✔

Голое реле #

Само по себе реле состоит из катушки (электромагнит) и пары контактов: при подаче напряжения электромагнит примагничивает подвижный контакт и замыкает его с неподвижным.

Подключение к Arduino #

Сама катушка реле является неслабой индуктивной нагрузкой, что приводит к дополнительным проблемам, поэтому для управления "голым" реле понадобится дополнительная силовая и защитная цепи:

Модуль реле #

Существуют также модули реле - плата, на которой стоит само реле, а также цепи коммутации и оптической развязки. На таких модулях обычно стоит реле на 10А, т.е. им можно коммутировать условный обогреватель с мощностью до 2 кВт. Модуль позволяет управлять переключением реле при помощи логического сигнала с МК, а ток для катушки реле пойдёт с внешнего источника питания. Такие модули бывают "семейными" - с несколькими реле на борту, очень удобно. Смотрите варианты у меня в каталоге ссылок на Али.

В нашем наборе идёт универсальный модуль с выбором уровня на красной плате.

Подключение к Arduino #

Пины питания VCC (Vin, 5V) и GND подключаются к питанию, а далее реле управляется логическим сигналом, поданным на пин IN.

• VCC (DC+, +) – питание
• GND (DC-, -) – "земля"
• IN (S) – логический управляющий сигнал

С другой стороны стоит клеммник для подключения проводов, обычно контакты подписаны как NO, NC и COM. Это общепринятые названия пинов кнопок, переключателей и реле:

• COM - Common, общий. Реле переключает два контакта, пин COM является общим для них
• NO - Normal Open, нормально открытый. При неактивном реле данный контакт не соединён с COM. При активации реле он замыкается с COM
• NC - Normal Closed, нормально закрытый. При неактивном реле данный контакт соединён с COM. При активации реле он размыкается с COM

Чтобы подключить нагрузку через реле - нужно просто поставить его в разрыв одного из проводов питания, обычно плюса (постоянный ток) или фазы (переменный ток):

Уровень реле #

Модули реле бывают двух типов: низкого и высокого уровня. Реле низкого уровня переключается при наличии низкого сигнала (GND) на управляющем пине - digitalWrite(pin, LOW). Реле высокого уровня соответственно срабатывает от высокого уровня - digitalWrite(pin, HIGH). Какого типа вам досталось реле можно определить экспериментально, а можно прочитать на странице товара или на самой плате. Также существуют модули с выбором уровня:

На плате, справа от надписи High/Low trigger есть перемычка, при помощи которой происходит переключение уровня: H (высокий уровень) и L (низкий уровень).

Программирование #

Для примера и проверки подойдёт и классический пример "мигания светодиодом", реле включается и выключается каждую секунду (схема к примеру - выше):

#define RELAY_IN 2

void setup() {
  // пин реле как выход
  pinMode(RELAY_IN, OUTPUT);
}

void loop() {
  // "мигаем"
  digitalWrite(RELAY_IN, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(RELAY_IN, LOW);
  delay(1000);
}

Плавное управление #

Реле не имеет "промежуточного" состояния, оно может быть только закрыто и открыто. Использовать для регулирования напряжения ШИМ сигнал с реле - очень плохая идея: каждое переключение уменьшает ресурс реле, причём чем выше ток в цепи - тем быстрее. В то же время это часто используется на практике, но для очень инерционной нагрузки (большие обогреватели, мультиварки), а частота ШИМ составляет десятые и сотые доли Герц: реле переключается каждые несколько секунд.

Для такого варианта управления можно использовать библиотеку PWMrelay.

Недостатки #

Электромагнитное реле имеет ряд недостатков перед другими способами коммутации цепей:

• Ограниченное количество переключений: механический контакт изнашивается, особенно при большой и/или индуктивной нагрузке
• Громко щёлкает
• При большой нагрузке может "залипнуть", поэтому для больших токов нужно использовать более мощные реле, которые придётся включать при помощи... маленьких реле или транзисторов
• Необходимы дополнительные цепи для управления реле, так как катушка является индуктивной нагрузкой, а также нагрузкой самой по себе слишком большой для пина МК (решается использованием модуля реле)
• Очень большие наводки на всю линию питания при коммутации индуктивной нагрузки
• Относительно долгое переключение, при управлении индуктивными цепями переменного тока можно попасть на большой индуктивный выброс, необходимо ставить искрогасящие цепи
• Проблемы с коммутацией светодиодных светильников и ламп, особенно дешёвых: у них прямо на входе стоит конденсатор, который при резком подключении в цепь становится очень мощным потребителем и приводит к скачку тока. Скачок может быть настолько большим, что 15-20 Ваттная светодиодная лампа буквально сваривает контакты реле и оно "залипает"! Данный эффект сильнее выражен на дешёвых лампах, будьте с ними аккуратнее

Полезные страницы #

• Набор GyverKIT – наш большой стартовый набор Arduino, продаётся в России
• Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с AliExpress
• Обратная связь – сообщить об ошибке в уроке или предложить дополнение по тексту ([email protected])
• Поддержать автора за работу над уроками