Arduino 25 июля 2021

Как подключить модуль реле к микроконтроллеру Arduino?

Модуль реле позволяет подключить к микроконтроллеру устройства, работающие с большими токами и напряжениями. Например, мы можем управлять лампочкой накаливания, насосом, электромагнитным замком. В этой статье мы разберемся как работает реле, какие бывают виды реле, их плюсы и минусы, а также разберем подключение реле к микроконтроллеру Arduino.

Что такое реле?

Реле — коммутирующее устройство, применяемое для автоматизации процессов в электротехнике, соединяет или разъединяет электроцепи при достижении установленных значений электрического тока. То есть, при подаче небольшого управляющего напряжения, замыкается более мощная цепь.

Поскольку реле является надежным коммутационным устройством, то не удивительно, что оно используется как в промышленности для автоматизации процессов, так и в самой различной технике, например в автомобилях или стиральных машинах.

Существует два основных вида реле: электромагнитные и твердотельные. Давайте рассмотрим их по порядку.

Электромагнитное реле

Электромагнитное реле состоит из электромагнитной катушки, подвижного якоря, а также подвижных и неподвижных контактов. Якорь закреплен на основании. Он подпружинен и расположен так, чтобы контакты имели точки соприкосновения. Катушка представляет собой сердечник из немагнитного сплава на который намотан медный провод, он, в зависимости от исполнения, может быть в изоляции из тканевых или синтетических материалов, но в большинстве случаев проводник покрывается диэлектрическим лаком.

Такое реле для работы использует электромагнитное поле. При подаче управляющего напряжения на обмотку, якорь притягивается к сердечнику катушки, контакты цепи с коммутируемым напряжением замыкаются. При снятии питания электромагнитное поле исчезает, а якорь под действием пружины возвращается в исходное положение — контакты размыкаются.

Преимущества и недостатки использования электромагнитного реле

Основными преимуществами использования электромагнитного реле являются:

  • Стойкость к воздействию на сеть импульсных перенапряжений;
  • Слабое падение напряжения на контактах в замкнутом состоянии;
  • Низкие показатели тепловыделения;
  • Наличие гальванической развязки между контактной группой и цепями управления;

Среди минусов использования такого реле можно выделить:

  • Ограниченный механический ресурс;
  • Создание помех в момент срабатывания;
  • Высокое потребление тока;
  • Характерный щелчок при срабатывании.

Твердотельное реле

В отличии от электромагнитного реле, твердотельное не имеет движущихся контактов, а его срабатывание происходит бесшумно. Ключевые рабочие узлы этих устройств представлены симисторами, тиристорами или транзисторами. Для разделения контролирующей и основной цепи применяется гальваническая развязка.

Преимущества и недостатки использования твердотельного реле

Основными преимуществами использования твердотельного реле являются:

  • Длительный срок службы;
  • Отсутствие помех при коммутации;
  • Низкое потребление электроэнергии.
  • Бесшумная работа;
  • Компактные габариты;
  • Высокая скорость переключения;
  • Возможность использования во взрывоопасных средах.

Но твердотельное реле не лишено недостатков:

  • Твердотельные реле греются во время работы;
  • При перегрузке и коротких замыканиях есть высокая вероятность выхода из строя;
  • Реле уязвимо к импульсным перенапряжениям.

Вывод

Выбор реле зависит от конкретной задачи, нельзя однозначно сказать какое реле применить в том или ином случае.

Подключение реле к Arduino

Чтобы упростить подключение реле к Arduino существуют модули реле. На плате модуля, кроме самого реле, установлены дополнительные электронные компоненты: резистор для более точного срабатывания реле, конденсатор для уменьшения помех, диод для устранения перенапряжений. На фото ниже представлены модули твердотельного и электромагнитного реле.

Схемы подключения этих модулей к Arduino очень схожи. Для подключения соберите одну из схем, приведенных ниже. Вам потребуется:

  • Arduino (Можно использовать любую версию).
  • Модуль реле (твердотельного или электромагнитного).
  • Устройство, которым вы будете управлять. В нашем случае это лампочка на 220 вольт.

Модуль имеет три контакта для управления от микроконтроллера. Схема их подключения к разным версиям Arduino ничем не отличается:

Модуль релеArduino
GND (DC -)GND
VCC (DC +)5V
InD3

Также на модуле выведены два или три контакта для подключения к цепи с высоким напряжением. Если контактов два, в обычном состоянии они разомкнуты, а при срабатывании замыкаются. В случае трех контактов, реле выполняет функцию переключателя — в обычном состоянии центральный контакт замкнут на один из крайних, а при срабатывании, он замыкается на контакт с противоположной стороны.

Схема подключения модуля электромагнитного реле
Схема подключения модуля твердотельного реле

После сборки схемы, загрузите следующий скетч в микроконтроллер:

void setup() {
pinMode(3, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(3, HIGH);
delay(4000);
digitalWrite(3, LOW);
delay(4000);
}

Если все собрано корректно, лампочка, подключенная к модулю реле, должна начать мигать.

На этом все, ну а если у вас возникли вопросы — пишите их в комментариях)

Рубрики