Ansteuern eines Relais mit einem Arduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Hallo zusammen, willkommen zurück auf meinem Kanal. Dies ist mein viertes Tutorial, wie man ein RELAY (kein Relaismodul) mit einem Arduino antreibt.

Es gibt Hunderte von Tutorials zur Verwendung eines "Relaismoduls", aber ich konnte kein gutes finden, das zeigt, wie ein Relais und kein Relaismodul verwendet wird. Hier besprechen wir also, wie ein Relais funktioniert und wie wir es an einen Arduino anschließen können.

Hinweis: Wenn Sie Arbeiten mit "Netzstrom" wie 120-V- oder 240-V-Wechselstromkabel ausführen, sollten Sie immer die richtige Ausrüstung und Sicherheitsausrüstung verwenden und feststellen, ob Sie über ausreichende Fähigkeiten und Erfahrungen verfügen oder einen zugelassenen Elektriker konsultieren. Dieses Projekt ist nicht für Kinder bestimmt.

Schritt 1: Grundlagen

Ein Relais ist ein großer mechanischer Schalter, der durch Erregen einer Spule ein- oder ausgeschaltet wird.

Je nach Funktionsprinzip und baulichen Merkmalen gibt es unterschiedliche Typen von Relais, wie zum Beispiel:

1. Elektromagnetische Relais

2. Halbleiterrelais

3. Thermische Relais

4. Leistungsvariable Relais

5. Reed-Relais

6. Hybridrelais

7. Mehrdimensionale Relais usw. mit unterschiedlichen Nennwerten, Größen und Anwendungen.

In diesem Tutorial werden wir jedoch nur über elektromagnetische Relais diskutieren.

Leitfaden für verschiedene Arten von Relais:

1.

2.

Schritt 2: Mein Relais (SRD-05VDC-SL-C)

Das Relais, das ich mir ansehe, ist ein SRD-05VDC-SL-C. Es ist ein sehr beliebtes Relais bei Arduino- und DIY-Elektronik-Bastlern.

Dieses Relais hat 5 Pins. 2 für die Spule. Die mittlere ist COM (Common) und die anderen heißen NO (Normally Open) und NC (Normally Close). Wenn Strom durch die Spule des Relais fließt, wird ein magnetisches Feld erzeugt, das eine Bewegung eines Eisenankers bewirkt, wobei eine elektrische Verbindung entweder hergestellt oder unterbrochen wird. Wenn der Elektromagnet erregt ist, ist NO eingeschaltet und NC ausgeschaltet. Wenn die Spule entregt wird, verschwindet die elektromagnetische Kraft und der Anker bewegt sich durch Einschalten des Öffnerkontakts in die ursprüngliche Position zurück. Das Schließen und Freigeben der Kontakte führt zum Ein- und Ausschalten der Stromkreise.

Wenn wir uns nun die Oberseite des Relais ansehen, sehen wir als erstes SONGLE, es ist der Name des Herstellers. Dann sehen wir die "Current and Voltage Rating": Dies ist der maximale Strom und / oder die maximale Spannung, die durch den Schalter geleitet werden können. Es beginnt bei 10A@250VAC und geht runter bis 10A@28VDC Schließlich sagt das untere Bit: SRD-05VDC-SL-C SRD: ist das Relaismodell. 05VDC: Auch bekannt als "Nennspulenspannung" oder "Relaisaktivierungsspannung", ist die Spannung, die die Spule benötigt, um das Relais zu aktivieren.

S: Steht für "Sealed Type"-Struktur

L: ist die "Spulenempfindlichkeit", die 0,36 W. beträgt

C: informiert uns über das Kontaktformular

Ich habe das Datenblatt des Relais für weitere Informationen angehängt.

Schritt 3: Ein Relais in die Hände bekommen

Beginnen wir mit der Bestimmung der Relaisspulenstifte.

Sie können dies entweder tun, indem Sie ein Multimeter an den Widerstandsmessmodus mit einer Skala von 1000 Ohm anschließen (da der Spulenwiderstand normalerweise zwischen 50 Ohm und 1000 Ohm liegt) oder indem Sie eine Batterie verwenden. Auf diesem Relais ist die Polarität "keine" gekennzeichnet, da die interne Suppressordiode nicht vorhanden ist. Daher kann der positive Ausgang der Gleichstromversorgung mit jedem der Spulenstifte verbunden werden, während der negative Ausgang der Gleichstromversorgung mit dem anderen Stift der Spule verbunden wird oder umgekehrt. Wenn wir unseren Akku an die richtigen Pins anschließen, können Sie beim Einschalten des Schalters tatsächlich das *Klick*-Geräusch hören.

Wenn Sie jemals verwirrt sind, herauszufinden, welcher NO und welcher ein NC-Pin ist, führen Sie die folgenden Schritte aus, um dies leicht festzustellen:

- Stellen Sie das Multimeter in den Widerstandsmessmodus.

- Drehen Sie das Relais auf den Kopf, um die Stifte an seinem unteren Teil zu sehen.

- Verbinden Sie nun einen an der Sonde des Multimeters mit dem Pin zwischen den Spulen (Common Pin)

- Verbinden Sie dann die andere Sonde nacheinander mit den restlichen 2 Pins.

Nur einer der Pins schließt den Stromkreis und zeigt Aktivität auf dem Multimeter an.

Schritt 4: Arduino und ein Relais

* Die Frage ist "Warum ein Relais mit einem Arduino verwenden?"

Die GPIO-Pins (General Purpose Input/Output) eines Mikrocontrollers können keine Geräte mit höherer Leistung verarbeiten. Eine LED ist einfach genug, aber große Leistungsteile wie Glühbirnen, Motoren, Pumpen oder Lüfter erforderten eine raffiniertere Schaltung. Sie können ein 5V-Relais verwenden, um den 120-240V-Strom zu schalten und das Arduino zur Steuerung des Relais verwenden.

* Ein Relais ermöglicht grundsätzlich eine relativ niedrige Spannung, um Stromkreise mit höherer Leistung problemlos zu steuern. Ein Relais erreicht dies, indem es die von einem Arduino-Pin ausgegebenen 5 V verwendet, um den Elektromagneten zu erregen, der wiederum einen internen, physischen Schalter schließt, um einen Stromkreis mit höherer Leistung ein- oder auszuschalten. Die Schaltkontakte eines Relais sind vollständig von der Spule und damit vom Arduino isoliert. Die einzige Verbindung besteht über das Magnetfeld. Dieser Vorgang wird "Elektrische Isolation" genannt.

* Jetzt stellt sich die Frage, warum brauchen wir die zusätzliche Schaltung, um das Relais anzusteuern? Die Spule des Relais benötigt einen großen Strom (ca. 150 mA), um das Relais anzusteuern, was ein Arduino nicht liefern kann. Daher brauchen wir ein Gerät, um den Strom zu verstärken. In diesem Projekt steuert der NPN-Transistor 2N2222 das Relais, wenn der NPN-Übergang gesättigt wird.

Schritt 5: Hardware-Anforderung

Für dieses Tutorial benötigen wir:

1 x Steckbrett

1 x Arduino Nano/UNO (was auch immer praktisch ist)

1 x Relais

1 x 1K Widerstand

1 x 1N4007 Hochspannungs-Hochstrom-Nenndiode zum Schutz des Mikrocontrollers vor Spannungsspitzen

1 x 2N2222 Allzweck-NPN-Transistor

1 x LED und ein 220 Ohm Strombegrenzungswiderstand zum Testen der Konnektivität

wenige Anschlusskabel

Ein USB-Kabel zum Hochladen des Codes auf den Arduino

und allgemeine Lötausrüstungen

Schritt 6: Montage

* Beginnen wir mit dem Verbinden der VIN- und GND-Pins des Arduino mit den +ve- und -ve-Schienen des Steckbretts.

* Verbinden Sie dann einen der Spulenstifte mit der +ve 5V-Schiene des Steckbretts.

* Als nächstes müssen wir eine Diode über die elektromagnetische Spule anschließen. Die Diode über dem Elektromagneten leitet in Sperrrichtung, wenn der Transistor ausgeschaltet ist, um gegen eine Spannungsspitze oder den Rückfluss von Strom zu schützen.

* Verbinden Sie dann den Kollektor des NPN-Transistors mit dem 2. Pin der Spule.

* Der Emitter wird an die -ve-Schiene des Steckbretts angeschlossen.

* Abschließend verbinden Sie mit einem 1k-Widerstand die Basis des Transistors mit dem D2-Pin des Arduino.

* Das ist es, unsere Schaltung ist abgeschlossen, jetzt können wir den Code auf den Arduino hochladen, um das Relais ein- oder auszuschalten. Wenn +5 V durch den 1K-Widerstand zur Basis des Transistors fließen, fließt grundsätzlich ein Strom von etwa 0,0005 Ampere (500 Mikroampere) und schaltet den Transistor ein. Ein Strom von etwa 0,07 Ampere beginnt durch die Verbindungsstelle zu fließen, wodurch der Elektromagnet eingeschaltet wird. Der Elektromagnet zieht dann den Schaltkontakt und bewegt ihn, um die COM-Klemme mit der NO-Klemme zu verbinden.

* Sobald die NO-Klemme angeschlossen ist, kann eine Lampe oder eine andere Last eingeschaltet werden. In diesem Beispiel schalte ich nur eine LED ein und aus.

Schritt 7: Der Code

Der Code ist sehr einfach. Beginnen Sie einfach damit, den digitalen Pin Nummer 2 des Arduino als Relais-Pin zu definieren.

Definieren Sie dann den pinMode als OUTPUT im Setup-Abschnitt des Codes. Schließlich werden wir im Schleifenabschnitt das Relais alle 500 CPU-Zyklen ein- und ausschalten, indem wir den Relais-Pin auf HIGH bzw. LOW setzen.

Schritt 8: Fazit

* Denken Sie daran: Es ist sehr wichtig, eine Diode über die Spule des Relais zu legen, da eine Spannungsspitze (induktiver Rückschlag von der Spule) erzeugt wird (elektromagnetische Interferenz), wenn der Strom von der Spule aufgrund des Zusammenbruchs des Magneten entfernt wird Gebiet. Diese Spannungsspitze kann die empfindlichen elektronischen Komponenten beschädigen, die die Schaltung steuern.

* Am wichtigsten: Wie bei Kondensatoren bewerten wir das Relais immer unter, um das Risiko von Relaisausfällen zu mindern. Nehmen wir an, Sie müssen mit 10 A @ 120 VAC arbeiten, verwenden Sie kein Relais mit einer Nennleistung von 10 A @ 120 VAC, sondern verwenden Sie ein größeres Relais wie 30 A @ 120 VAC. Denken Sie daran, Leistung = Strom * Spannung, sodass ein 30 A @ 220 V-Relais bis zu 6.000 W-Gerät verarbeiten kann.

* Wenn Sie die LED einfach durch ein anderes elektrisches Gerät wie Lüfter, Glühbirne, Kühlschrank usw. ersetzen, sollten Sie dieses Gerät in ein intelligentes Gerät mit einer Arduino-gesteuerten Steckdose verwandeln können.

* Relais kann auch verwendet werden, um zwei Stromkreise ein- oder auszuschalten. Einer, wenn der Elektromagnet eingeschaltet ist und der zweite, wenn der Elektromagnet ausgeschaltet ist.

* Ein Relais hilft bei der galvanischen Trennung. Die Schaltkontakte eines Relais sind vollständig von der Spule und damit vom Arduino isoliert. Die einzige Verbindung besteht über das Magnetfeld.

Hinweis: Kurzschlüsse an Arduino-Pins oder der Versuch, Hochstromgeräte davon zu betreiben, können die Ausgangstransistoren im Pin beschädigen oder zerstören oder den gesamten AtMega-Chip beschädigen. Dies führt oft zu einem "toten" Pin des Mikrocontrollers, aber der verbleibende Chip funktioniert immer noch angemessen. Aus diesem Grund ist es eine gute Idee, OUTPUT-Pins mit anderen Geräten mit 470Ω- oder 1k-Widerständen zu verbinden, es sei denn, für eine bestimmte Anwendung ist eine maximale Stromaufnahme von den Pins erforderlich

Schritt 9: Danke

Nochmals vielen Dank für das Anschauen dieses Videos! Ich hoffe es hilft dir. Wenn du mich unterstützen möchtest, kannst du meinen Kanal abonnieren und meine anderen Videos anschauen. Danke, ca nochmal in meinem nächsten Video.