اگر تلاش کرده باشید لوازم برقی مانند پنکه، چراغ، بخاری یا سایر لوازم خانگی را با آردوینو کنترل کنید یا پروژه‌های مشابه دیگر را انجام دهید، احتمالاً به این نکته پی برده‌اید که نمی‌توان مستقیماً با آردوینو که در ولتاژ ۵ ولت کار می‌کند، این لوازم را که ولتاژ آن‌ها برابر با برق شهر و خیلی بیشتر از ولتاژ ‌کاری آردوینو است، کنترل کرد. در این موارد، با کمک یک ماژول رله برای سوئیچ مدار، می‌توانیم به راحتی از آردوینو برای کنترل این لوازم استفاده کنیم. در این آموزش ابتدا با ماژول رله آشنا می‌شویم، سپس درباره ماژول رله 5 ولت چهار کاناله بحث خواهیم کرد.

ماژول رله چیست؟

قبل از کار با ماژول رله برای کلیدزنی یا همان سوئیچ کردن تجهیزات ولتاژ بالا، باید بدانیم که این قطعه چگونه کار می‌کند. رله که در قالب یک ماژول رله ارائه می‌شود، یک سوئیچ الکتریکی است که می‌تواند با عبور یا عدم عبور جریان، روشن یا خاموش شود و مدار مورد نظر را قطع و وصل کند. ماژول رله به گونه‌ای طراحی شده که با ولتاژ پایین مانند 3٫3 ولت یا 5 ولت آردوینو کنترل شود.

ماژول رله

همان‌طور که در تصویر بالا مشاهده می‌شود، روی ماژول‌های رله، مکعبی وجود دارد که تعداد کانال‌های آن را نشان می‌دهد. ماژول های رله با دو کانال، چهار کانال، هشت کانال و بیشتر از آن نیز موجود هستند.

انواع ماژول رله 5 ولت

رله چگونه کار می‌کند؟

همان‌طور که در بالا ذکر شد، رله یک سوئیچ الکتریکی است که دو کنتاکت دارد. با جدا شدن این دو کنتاکت، رله مدار باز شده و با تماس این دو، بسته می‌شود و جریان را از خود عبور می‌دهد.

برای مثال، رله SRD-05VDC-SL-C دارای سه ترمینال ولتاژ بالای (NC ،C و NO) است که به دستگاهی که می‌خواهیم کنترل کنیم متصل می‌شوند. طرف دیگر سه پایه ولتاژ پایین (زمین، سیگنال و Vcc) دارد که به آردوینو متصل می‌شوند.

رله

پایه‌ها به شرح زیر هستند:

  • NC: مخفف Normally Closed و یک ترمینال ۱۲۰/۲۴۰ ولت است که در حالت عادی بسته است.
  • NO: مخفف Normally Open است و یک ترمینال ۱۲۰-۲۴۰ ولت است که در حالت عادی باز است.
  • C: ترمینال مشترک (Common)
  • زمین (Ground): به پایه زمین آردوینو متصل می‌شود.
  • Vcc: پایه 5 ولت آردوینو را متصل می‌کند.
  • سیگنال (Signal): سیگنال تریگر آردوینو برای فعال‌سازی رله است.

درون رله یک سوئیچ 120/240 ولت وجود دارد که به یک آهنربای الکتریکی متصل است. وقتی رله سیگنال HIGH را در پین سیگنال دریافت می‌کند، آهنربای الکتریکی شارژ می‌شود و کنتاکت‌های سوئیچ را باز می‌کند یا می‌بندد.

برای آشنایی بیشتر با ماژول رله ۵ ولت و سایر قطعات الکترونیک، پیشنهاد می‌کنیم به مجموعه فیلم های آموزش مهندسی الکترونیک مراجعه کنید که توسط فرادرس تهیه و لینک آن در ادامه آورده شده است.

رله NO و رله NC

رله دو نوع کنتاکت الکتریکی دارد: «در حالت عادی باز» (Normally Open) یا NO و «در حالت عادی بسته» (Normally Closed) یا NC. سیگنالی که استفاده می‌کنید به این بستگی دارد که آیا می‌خواهید سیگنال 5 ولت سوئیچ را روشن یا خاموش کند. در هر دو مورد، جریان تغذیه 120-240 ولت در ترمینال مشترک (C) وارد رله می‌شود. برای استفاده از کنتاکت‌های در حالت عادی باز، از ترمینال NO استفاده کنید. برای استفاده از کنتاکت‌های در حالت عادی بسته نیز باید از ترمینال NC استفاده شود.

در پیکربندی در حالت عادی باز یا NO، هنگامی که رله یک سیگنال HIGH دریافت می‌کند، سوئیچ 120/240 ولت بسته می‌شود و اجازه می‌دهد جریان از ترمینال C به ترمینال NO برقرار شود. یک سیگنال LOW رله را غیرفعال کرده و جریان را متوقف می‌کند. بنابراین اگر می‌خواهید سیگنال HIGH رله را روشن کند، از ترمینال NO استفاده کنید.

رله نرمالی اوپن

در پیکربندی در حالت عادی بسته یا NC، هنگامی که رله یک سیگنال HIGH دریافت می‌کند، سوئیچ 120/240 ولت باز می‌شود و اجازه نمی‌دهد جریان از ترمینال C به ترمینال NC برسد. بنابراین، یک سیگنال LOW موجب برقراری جریان در رله می‌شود. بنابراین اگر می‌خواهید سیگنال HIGH رله را خاموش کند، از ترمینال NC استفاده کنید.

سوئیچ نرمالی کلوزد

ماژول رله 5 ولت تک کاناله

برای آنکه نشان دهیم ماژول رله 5 ولت چگونه کار می‌کند و برنامه آن در آردوینو چگونه نوشته می‌شود، یک مدار رله کنترل شده با دما را بررسی می‌کنیم. در این مدار، وقتی دمای یک ترمیستور به ۱۵۰ درجه فارنهایت برسد، چراخ خاموش می‌شود. به طور مشابه، می‌توان همین کار را برای توقف موتوری که داغ شده است به کار برد.

شکل زیر، مدار ساده کنترل دما را با ماژول رله 5 ولت تک کاناله نشان می‌دهد.

کنترل دما با ماژول رله

برای اتصال ماژول رله 5 ولت به مدار، سیم برق‌دار (سیم قرمز در تصویر بالا) را در سیم‌های منتهی به لامپ مشخص کنید و آن را ببُرید. طرف منتهی به لامپ را به ترمینال NO رله و طرف منتهی به دوشاخه را به ترمینال C وصل کنید. به این ترتیب، رله در طرف گرم یا همان برق‌دار قرار دارد و جریان قبل از رسیدن به لامپ سوئیچ می‌شود. قرار دادن رله در مسیر سیم خنثی خطرناک است، زیرا اگر دستگاه از کار بیفتد، هنگامی که رله خاموش است، جریان می‌تواند دچار خطای زمین شود.

بخش ترمیستور مدار به عنوان یک مقسم ولتاژ تنظیم شده است. مقدار مقاومت باید به همان ترتیب ترمیستور باشد. به عنوان مثال، در مدار بالا از یک ترمیستور 10K Ω استفاده کرده‌ایم، بنابراین مقاومت نیز باید 10K Ω باشد. اگر از ترمیستور 100K Ω استفاده کنیم، باید یک مقاومت 100K Ω به کار ببریم.

اگر از ترمیستور 100K Ω استفاده کنیم، باید خط 7 کد برنامه را به صورت زیر تغییر دهیم.

وقتی همه چیز را متصل کردیم، کد زیر را در آردوینو بارگذاری می‌کنیم:

در این مثال، رله متصل باقی می‌ماند و به گذر جریان از مدار و در نتیجه چراغ همچنان روشن خواهد بود. این کار تا زمانی ادامه می‌یابد که دمای ترمیستور به ۱۵۰ درجه فارنهایت برسد. در این دما، رله مدار را قطع کرده و جریان متوقف می‌شود. می‌توانید مقدار دما را در خط ۲۷ برنامه که به صورت زیر است، تغییر دهید:

ماژول رله 5 ولت چهار کاناله

شکل زیر برد رابط رله 5 ولت چهار کاناله را نشان می‌دهد که هر کانال آن به جریان 15 تا 20 میلی‌آمپر برای سوئیچ کردن مدار نیاز دارد. از این ماژول رله 5 ولت چهار کاناله می‌توان برای کنترل وسایل و تجهیزات مختلفی استفاده کرد که جریان کاری آن‌ها زیاد است. این ماژول مجهز به رله‌هایی با قابلیت قطع و وصل جریان زیاد است که در جریان‌های 10A در 250VAC یا 10A در 30VDC کار می‌کنند. ماژول رله 5 ولت چهار کاناله یک رابط استاندارد است که می‌توان آن را مستقیماً توسط میکروکنترلر کنترل کرد.

ماژول رله 5 ولت چهار کاناله

در تصویر شماتیک زیر میبینیم که وقتی پورت سیگنال در سطح LOW است، چراغ سیگنال روشن شده، اپتوکوپلر 817c (اپتوکوپلر سیگنال‌های الکتریکی را توسط نور انتقال می‌دهد و می‌تواند سیگنال‌های الکتریکی ورودی و خروجی را از هم ایزوله کند) سیگنال را منتقل کرده و سپس ترانزیستور سیم‌پیچ رله برق‌دار می‌کند و کنتاکت NO رله بسته می‌شود. وقتی پورت سیگنال در سطح HIGH باشد، کنتاکت NC رله باز خواهد شد. بنابراین می‌توان با کنترل سطح پورت سیگنال کنترل، بار را متصل و جدا کنید.

مشخصات پایه‌های ماژول رله 5 ولت چهار کاناله به شرح زیر است:

ورودی‌ها:

  • VCC: ولتاژ تغذیه مثبت
  • GND: زمین
  • IN1 – IN4: پورت‌های کنترل رله

خروجی‌ها:

  • بار 30VDC / 10A و 250VAC / 10A
ماژول رله 5 ولت چهار کاناله
برای بزرگ‌نمایی روی تصویر کلیک کنید.

نقشه برد مدار چاپی (PCB) و مشخصات آن، به صورت زیر است:

  • ابعاد: 75 میلی‌متر (طول) × 55 میلی متر (عرض) × 19٫3 میلی متر (ارتفاع)
  • وزن: 61 گرم
  • رنگ PCB: آبی
  • در چهار گوشه برد چهار سوراخ پیچ ثابت وجود دارد که نصب و جدا کردن آن‌ها آسان است. قطر سوراخ 3٫1 میلی‌متر است.
  • رله با کیفیت بالا با پرتاب دو قطب تک، یک ترمینال مشترک، یک ترمینال به طور معمول باز و یک ترمینال به طور معمول بسته
  • ایزولاسیون اتصال نوری، ضد تداخل
  • در سطح LOW نشانگر بسته و در در سطح HIGH نشانگر خاموش است.
  • VCC منبع تغذیه سیستم و JD_VCC منبع تغذیه رله است. ولتاژ‌ کاری رله معمولاً 5 ولت است.
  • حداکثر خروجی رله: 30VDC / 10A و 250VAC / 10A
بورد ماژول رله
برای بزرگ‌نمایی روی تصویر کلیک کنید.

هنگامی که ترمینال‌های ورودی (IN4 ،IN3 ،IN2 ،IN1) با سیگنال‌های سطح LOW تحریک شوند، مشاهده خواهیم کرد که رله‌های K4 ،K3 ،K2 ،K1 بسته می‌شوند و این چرخه تکرار خواهد شد. برای نمایش بصری قابلیت قطع و وصل مدار، دو LED به رله‌های K1 و K2 متصل می‌کنیم.

سپس کد زیر را در میکروکنترلر بارگذاری می‌کنیم:

مشاهده خواهیم کرد که رله‌ها یکی یکی بسته می‌شوند و LED روی برد و LEDهای متصل به K1 و K2 با باز و بسته شدن رله‌ها روشن و خاموش می‌شوند.

مدار رله

 

معرفی فیلم آموزش برد آردوینو (Arduino) با انجام پروژه های عملی 

آموزش برد آردوینو (Arduino) با انجام پروژه های عملی

برای آشنایی بیشتر با آردوینو پیشنهاد می‌کنیم به فیلم آموزش برد آردوینو (Arduino) با انجام پروژه های عملی «فرادرس» مراجعه کنید که مدت زمان آن ۱۹ ساعت و ۱۰ دقیقه است.

در درس اول این آموزش که در ۹ درس تدوین شده، معرفی اجمالی با برد آردوینو (Arduino) بیان شده است. در درس دوم، واحد ارتباط سریال در آردوینو مورد بحث قرار گرفته است. موضوع درس سوم واحد PWM و ADC در آردوینو است.

واحد وقفه و SPI در آردوینو نیز در درس‌های چهارم و پنجم معرفی شده‌اند. به واحد TWI و I2C در آردوینو نیز در درس ششم پرداخته شده است. حافظه EEPROM نیز موضوع درس هفتم است. آرایه‌ها و رشته‌ها در آردوینو از مباحث مهمی هستند که در درس هشتم گنجانده شده‌اند و در نایت، برنامه‌نویسی پیشرفته برد آردوینو در درس نهم آموزش داده شده است.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

سید سراج حمیدی (+)

سید سراج حمیدی دانش‌آموخته مهندسی برق است و به ریاضیات و زبان و ادبیات فارسی علاقه دارد. او آموزش‌های مهندسی برق، ریاضیات و ادبیات مجله فرادرس را می‌نویسد.

بر اساس رای 6 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *