Обзор модуля реле 1-о канальный
Автор: Сергей · Опубликовано 30.09.2016 · Обновлено 13.04.2020
Одна из самых полезных вещей, которую можно сделать на Arduino — это устройство, управляющие высоким напряжением, 240В (вентиляторы, лампы, обогреватели и другие бытовые приборы). Поскольку Arduino работает с низким напряжение, он не может управлять устройствами с высоким напряжением, но можно воспользоватся модулем реле на 5В и с помощью его осуществлять включение и отключение.
Технические параметры
Общие сведения
На модуле расположено одно реле фирмы SONGLE модель SRD-05VDC-SL-C или SRD-05VDC-SL-C (в 12В исполнении). Для быстрого подключения модуля реле, предусмотрены две группы контактов, первая группа «слаботочная» шаг 2,54 мм, вторая группа силовая, назначение каждого контакта можно посмотреть на рисунке ниже.
На задней части платы нарисован схема подключения нагрузки и указана модель реле, в моем случаи Low Level Trigger (переключение при «0»), так-же существует High Level Trigger (переключение при «1»), далее буду рассказывать о Low Level Trigger в 5В исполнении. Немного о работе модуля, при подключении к источнику питания 5В (VCC — 5В и GND — земля), загорается красный светодиод, реле остается в неизменном положении. Для переключения реле в другое положение, необходимо вывод IN подключить к земле, это можно осуществить с помощью контроллера Arduino или просто замкнуть IN1 с GND. В данном модуле не реализована гальваническая развязка, вывод IN подключен напрямую к управляющему транзистору, принципиальную схему 1-но кональнного реле, можно посмотреть ниже.
Подключение модуля реле к Arduino
Необходимые детали:
► Arduino UNO R3
► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-F (Female — Female)
► Кабель USB 2.0 A-B
► Модуль реле 1-о канальный — 5V, 10A, 250V (lOW)
► Лампа 220В и цоколем.
Подключение:
Приобретите необходимые детали для тестирования, схему подключения можно посмотреть на рисунке ниже.
Внимание! Необходимо соблюдать технику безопасности, при подключении 220В, так как возможно поражение током.
Первым делом, подключаем слаботочную часть схемы VCC (вывод реле) к +5V (Arduino), GND (вывод реле) к GND (Arduino) и IN1 (вывод реле) к 5 выводу Arduino. Далее, необходимо подключит лампу накаливания, ее подключаем в разрыв синего провода. Скопируйте и вставьте этот пример кода в окно программы IDE Arduino и загрузите в контроллер.
АДАПТАЦИЯ РЕЛЕЙНЫХ МОДУЛЕЙ
В ходе дальнейшего внедрения в быту датчиков движения HC-SR501 решил упростить себе жизнь и заказал у китайских товарищей релейные модули высокого уровня. Элементарное соединение этих двух модулей дает в результате устройство, готовое к работе сразу после подачи питания. Но как оказалось, китайские товарищи совсем не знают русский язык))) – приехали релейные модули низкого уровня.
В модулях высокого уровня реле включает нагрузку при подаче на вход управляющего сигнала. В модулях низкого уровня все с точностью до наоборот – реле включится только тогда, когда высокий уровень на входе релейного модуля снизится до низкого.
Доводить начатое до конца нужно было в любом случае и решил найти способ адаптировать реле низкого уровня к высокому. Для себя определил два способа решения задачи:
Инвертирование высокого уровня осуществил, реализовав две схемы:
б) с применением оптопары
Оптопару РС817 выпаял из неисправного компьютерного блока питания. Управляется она напряжением 3-4 вольта, переход транзистора выдерживает до 35 вольт (по разным источникам), но для перестраховки запитал ее через резистор R2.
Оба варианта работают одинаково хорошо, но это навесной монтаж и дополнительные элементы.
Дабы избежать всего этого решил препарировать релейный модуль и изменить схему.
Так выглядит окончательная схема релейного модуля низкого уровня:
Чудесное превращение низкоуровнего модуля в высокоуровневый состоит в замене транзистора pnp структуры на транзистор структуры npn, так же следует поменять полярность установленных диода и светодиодов. Светодиоды следует разменять местами с их ограничительными резисторами. Полярность питания поменять – плюс на землю, минус на плюс. После такой переделки смело можно соединять напрямую датчик движения и релейный модуль.
Надеюсь, информация была полезна. Если плохо видно схемы – вот файлы-исходники. Автор – Кондратьев Николай, г. Донецк
Arduino.ru
12 v relay low level module
Возможно кто то сталкивался с таким модулем реле:
при любом уровне сигнала на пинах реле замкнуты и горит зеленый светодиод, как им управлять?
vcc + 12 v от блока питания
каналы на пины arduino
arduino запитан от этого же блока питания
блок питания выдает 13,5 вольт, полярность правильная) надеюсь на заводе не перепутали маркировку на плате
Думаю что вначале нужно поуправлять релюшками без платы Ардуино. Запитайте плату реле и соедените какой либо из входов INx с VCC (если есть возможность то через сопротивление около 1 кОм).
На sb550 поисковик выдаёт что это диоды.
так не работает ( и с сопротивлением и без
значит это не b а 8
Тогда что бы не гадать желательно нарисовать схему хотя бы одного канала.
возможно как то по другому ее подключить к arduino или нужно новый модуль заказывать?
да, так и есть, если соединить вход с землей то реле срабатывает
Для согласования с Ардуиной можно использовать npn транзисторы, но прийдётся заняться немного рукотворчеством.
да, наверное это самый лучший вариант, пошел искать транзисторы)
Так же стоит перевернуть светодиоды, что бы они тоже работали.
И не забывайте о том что не у всех транзисторов средняя нога это база, гуглите даташит прежде чем впаявать.
Предложенный вариант очень хорош. Старые названия затереть.
Подскажите где можно найти такой в старых устройствах, например в блоках питания или телефонах?
нашел в телефоне 2N6517, можно впаивать?
китайских нет )) панасоники ) это из него
Может советские КТ3102. Вообще выбор достаточно широк, просто одни получше (достаточно условно), другие не очень (хотя работать будет).
нашел в телефоне 2N6517, можно впаивать?
один канал перепаял, сразу при подаче напряжения 12 v на модуль срабатывает реле (
видимо транзистор не подходит этот ( его нужно было впаивать как и тот который там был?
По дата шиту, все должно подходить.
ну вот не подходит( подаю напряжение и первое реле включается сразу
все сделал как написали, перевернул диод, но толкьо один! этого канала! второй диод потерял при выпаивании( питание перевернул, диоды все удачно перевернул. красный диод горит
Значит или транзистор «пробитый» или не верно впаяли, или не верно впаяли и его «пробило».
впаивать как тот или перевернуть?
да я скачивал такие, думал может и транзистор перевернуть нужно. ну значит точно пробило, паяльник мощный наверное. еще три штуки осталось, буду пробовать дальше
Так попробуйте правильно впаять, может живой еще.
так я правильно впаял, как тот, я же смотрел pdf перед тем как впаять
перепаял еще пару штук, ничего не выходит, лампа питания горит, реле не срабатывают при опдачи напряжения на pin
забил на этот контроллер, будет как донор 12v реле )
заказал другой модуль с оптронами
Добрый день! Пришло два модуля с оптронами на 12 вольт. Первый успешно подключил, при подключении второго перепутал полярность ( модуль накрылся( что могло сгореть в нем? новый ждать еще два месяца ((((
оптроны и транзисторы проверьте, там 817с ету рассыпуху везде купит можно, ну и транзисторы по маркировке найдете
а кстати, на щет первой платы, там транзисторы s8550. ета китайская фигня бывает 2 видов, с базой по середине и кажись справа(отличие на корпусе в 1 букву). в СЦ работаю, сами китайцы нередко путают их и тупо ноги крест накрест паяют
Управление мощной нагрузкой
“Универсальное” 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.
Сама катушка реле является неслабой индуктивной нагрузкой, что приводит к дополнительным проблемам (читай ниже), поэтому для управления “голым” реле нам понадобится дополнительная силовая и защитная цепь.
После изучения данного урока вы сами сможете её составить (транзистор и диод), а сейчас мы поговорим о модулях реле: готовая плата, на которой стоит само реле, а также цепи коммутации, защиты и даже оптическая развязка. Такие модули бывают “семейными” – с несколькими реле на борту. Спасибо китайцам за это! Смотрите варианты у меня в каталоге ссылок на Али.
Такое реле сделано специально для удобного управления с микроконтроллера: пины питания VCC (Vin, 5V) и GND подключаются к питанию, а далее реле управляется логическим сигналом, поданным на пин IN. С другой стороны стоит клеммник для подключения проводов, обычно контакты подписаны как NO, NC и COM. Это общепринятые названия пинов кнопок, переключателей и реле:
Подключение нагрузки через реле думаю для всех является очевидным:
Важный момент: катушка реле в активном режиме потребляет около 60 мА, то есть подключать больше одного модуля реле при питании платы от USB не рекомендуется – уже появятся просадки по напряжению и помехи:
На плате, справа от надписи High/Low trigger есть перемычка, при помощи которой происходит переключение уровня. Электромагнитное реле имеет ряд недостатков перед остальными рассмотренными ниже способами, вы должны их знать и учитывать:
Важный момент связан 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 (за инфу спасибо DAK). При помощи реле можно плавно управлять сильно инерционной нагрузкой, такой как большой обогреватель. Для этого нужно использовать сверхнизкочастотный ШИМ сигнал, у меня есть готовая библиотека. Не забываем, что реле противно щёлкает и изнашивается, поэтому для таких целей лучше подходит твердотельное реле, о котором мы поговорим ниже.
Постоянный ток
Оптопара
Оптопара – отличный элемент, позволяет выполнять две функции: коммутировать нагрузку (пусть и небольшую) и полностью физически развязывает микроконтроллер с ней. Оптопары можно использовать для имитации нажатия кнопок у других внешних устройств, то есть замыкать чисто логический сигнал. Также можно использовать для разрывания питания различных датчиков и модулей в устройстве вместо транзистора. Оптопара состоит из двух частей: светодиод, который мы включаем при помощи микроконтроллера, и выходная часть, которая может быть разной (транзистор, симистор и проч.), таким образом сигнал с микроконтроллера отделяется от нагрузки через луч света, что очень важно при коммутации высоковольтных или каких-то чувствительных цепей. Для управления внешними устройствами надо брать оптопары с транзисторным выходом, например очень распространённую PC814 и её аналоги (FOD814, LTV814 и прочие), при желании можно выковырять почти из любого блока питания. Данная оптопара позволяет коммутировать нагрузку с напряжением до 60 Вольт и током до 50 мА. Покажу вырезку из даташита с этими параметрами, у остальных оптопар параметры будут называться точно так же:
Подключается оптопара следующим способом: светодиодом мы управляем с МК через резистор, а выход подключаем в разрыв нагрузки, соблюдая полярность. Что касается светодиода на управляющем входе оптопары – для него нужен резистор, как считать резистор для светодиода было рассказано в уроке про светодиоды. В большинстве случаев достаточно поставить резистор на 220 Ом, как и для любых светодиодов. Если ток светодиода будет меньше указанного, соответственно уменьшится максимальный ток выхода, что для этой оптопары уже критично (светодиод хочет аж 50 мА). Оптопара не предусмотрена для управления большой нагрузкой, обычно это коммутация других логических цепей, поэтому о токе можно не думать. Подключение нагрузки (условный нагрузочный резистор):
Для управления “кнопкой” другого устройства (фотоаппарат, кофемашина) достаточно подключить оптопару параллельно кнопке. Во избежание замыкания оптопары на кнопку (что сожгёт оптопару) желательно поставить защитный резистор с номиналом 200-1000 Ом. Тут будет две схемы, по сути одинаковые. Перед подключением нужно проверить мультиметром, где у кнопки “плюс”, а где “минус”, так как выход с оптопары у нас полярный.
Существует также интересная оптопара TLP172 с мосфетным выходом, причём неполярным (может коммутировать нагрузку в любую сторону)! Управляет напряжением до 60 Вольт при токе до 400 мА – уже вполне серьёзная игрушка.
Транзистор
Самый компактный способ управлять нагрузкой постоянного тока – транзистор. Транзисторы бывают биполярные и полевые (MOSFET, полевик, ключ). Биполярные уже морально и физически устарели, имеют много характеристик и требуют дополнительного изучения темы, поэтому мы рассмотрим только полевые транзисторы. Схема типовая и выглядит вот так:
Или вот так, конкретно для корпуса to220. Также на этой схеме плата Ардуино питается от внешнего источника в пин Vin:
Полевики бывают и в других корпусах, для подключения по первой принципиальной схеме нужно загуглить распиновку (pinout) на свой конкретный транзистор. Но в основном там всё обстоит вот так:
Что за резисторы?
Я привёл схему, в которой используется N-канальный полевой транзистор, который управляет линией GND. Существуют также P-канальные мосфеты, они управляют линией питания. Такие транзисторы в целом дороже, реже встречаются и имеют высокий порог напряжения открытия, т.е. для их работы придётся ставить ещё один транзистор (биполярный) и с его помощью подавать более высокий сигнал от внешнего источника на затвор P-канального полевика. Поэтому в 99% случаев просто используют более удобные N-канальные ключи. Как выбрать транзистор для своей задачи? Первым делом смотрим на напряжение открытия транзистора (как читать график в даташите – см. видео урок ниже), 100% подойдёт транзистор с пометкой Logic Level в описании или даташите: такие мосфеты точно будут работать на полную катушку от пина МК. Само собой ток и напряжение должны соответствовать (взяты с запасом) для нагрузки, которую будет коммутировать мосфет. Есть ещё параметр сопротивление открытого канала, на этом сопротивлении будет падать напряжение и превращаться в тепло. Для мощных нагрузок нужно рассматривать полевики с низким сопротивлением канала, чтобы сильно не грелись. Приведу свой список мосфетов в двух основных корпусах: выводной to220 и dpack для поверхностного монтажа, в нём “Ток при 3V” и “Ток при 5V” означает максимальный ток через транзистор (на нагрузку) в Амперах при управлении логическим сигналом 3 и 5 Вольт. Максимальное напряжение для нагрузки смотрите у конкретного транзистора, но у всех оно выше 24V. “R” – сопротивление открытого канала в миллиомах (10^-3 Ом). Также полевики отсортированы по увеличению цены в российских магазинах =)
| Маркировка | R, мОм | Ток при 3V | Ток при 5V |
| IRLZ24NPBF | 60 | 4 | 20 |
| IRF3704ZPBF | 7.9 | 10 | >100 |
| IRLB8743PBF | 3.2 | 20 | >100 |
| IRL2203NPBF | 7 | 30 | >100 |
| IRLB8748PBF | 4.8 | 10 | >100 |
| IRL8113PBF | 6 | 40 | >100 |
| IRL3803PBF | 6 | 20 | >100 |
| IRLB3813PBF | 1.95 | 20 | >100 |
| IRL3502PBF | 7 | >100 | >100 |
| IRL2505PBF | 8 | 20 | >100 |
| IRF3711PBF | 6 | 80 | >100 |
| IRL3713PBF | 3 | 20 | >100 |
| IRF3709ZPBF | 6.3 | 40 | >100 |
| AUIRL3705N | 6.5 | 20 | >100 |
| IRLB3034PBF | 1.7 | >100 | >100 |
| IRF3711ZPBF | 6 | 20 | >100 |
| Маркировка | R, мОм | Ток при 3V | Ток при 5V |
| STD17NF03LT4 | 50 | 5 | 40 |
| IRLR024NPBF | 65 | 4 | 20 |
| IRLR024NPBF | 40 | 5 | 40 |
| IRLR8726PBF | 6 | 10 | 110 |
| IRFR1205PBF | 27 | – | 10 |
| IRFR4105PBF | 45 | – | 10 |
| IRLR7807ZPBF | 12 | 10 | 100 |
| IRFR024NPBF | 75 | – | 8 |
| IRLR7821TRPBF | 10 | 11 | 100 |
| STD60N3LH5 | 8 | 30 | 160 |
| IRLR3103TRPBF | 19 | 11 | 100 |
| IRLR8113TRPBF | 6 | 40 | 110 |
| IRLR8256PBF | 6 | 10 | 110 |
| IRLR2905ZPBF | 13 | – | 100 |
| IRLR2905PBF | 27 | 20 | 90 |
Для слаботочных цепей мне нравится использовать полевик 2n7000 (купить мешок) – тянет до 400 мА. Корпус – компактный выводной to-92. Также у друзей-китайцев есть удобные готовые модули с мосфетами и всей необходимой обвязкой:
Ну и самый важный момент: на полевой транзистор можно подавать ШИМ сигнал для “плавного” управления нагрузкой: плавно менять скорость вращения мотора, яркость светодиодной ленты, мощность обогревателя и прочее прочее!
Твердотельное реле (SSR DC)
Более простой вариант – твердотельное реле (Solid State Relay, SSR) для постоянного тока (DC), найти можно на том же Aliexpress по запросу SSR DC. Внимательно смотрим на маркировку: под выходными клеммами должно быть написано VDC, т.е. постоянное напряжение. Твердотельное реле имеет стандартный корпус для моделей постоянного и переменного тока, поэтому нужно читать что написано и не перепутать. Также в маркировке после слова SSR обычно указан ток в Амперах, т.е. SSR-25 это реле на 25 Ампер. Максимальное напряжение указано под выходными клеммами.
Твердотельное реле подключается напрямую к Arduino, пин “-” к GND, “+” к любому цифровому пину. Выход реле ставится в разрыв цепи питания нагрузки, как выключатель. Важно не перепутать плюс и минус, потому что внутри реле представляет собой полевой транзистор на радиаторе =)
Переменный ток
Симистор как вкл/выкл
Симистор – радиоэлемент, похожий на транзистор, но может работать на переменном токе. Высокое напряжение – штука опасная, поэтому для управления симистором используется оптопара с симисторным выходом. Простейшая схема подключения выглядит вот так:
Для управления нагрузкой только в режиме вкл/выкл желательно ставить оптопару с детектором нуля (например MOC306x), она будет сама отключать и включать нагрузку только в моменты перехода напряжения в сети через 0, что сильно уменьшает помехи в сети. Также здесь стоят резисторы: 220 Ом – для ограничения тока на светодиод оптопары (смотри характеристики оптопары, как подбирать резистор я писал выше). И резистор между оптопарой и симистором: 220-470 Ом с мощностью 1-2 Вт (будет греться). Симистор нужно брать с хорошим запасом по току, чтобы меньше грелся. Также симисторы бывают серии BTA и BTB, у BTA корпус (металлическая часть) изолирован и рекомендуется брать именно их, чтобы не шарахало током от радиатора. Распиновка компонентов:
У китайцев есть готовые модули с симистором и всей обвязкой. Кстати да, симистор греется под нагрузкой! Наличие радиатора обязательно, начиная с 200 Ватт.
Симистор как диммер
Для плавного управления нагрузкой переменного тока задача сильно усложняется: нужно ловить момент переключения напряжения, засекать время и выключать симистор, отсекая часть синусоиды, это называется фазовым управлением.
Для этой схемы нужна оптопара без детектора нуля, например серии MOC302x. Схема такой поделки может выглядеть вот так:
Резисторы 51к обязательно мощные, так как на них будет выделяться 1 Ватт: гасим лишнее напряжение, чтобы не сжечь светодиод оптопары детектора нуля. Также готовый модуль можно купить на Али. Выглядит он вот так и имеет пины питания, пин контроля симистора и вывод детектора нуля. Как со всем этим работать – смотрите видос ниже:
Где-то существует китайская библиотека для управления таким модулем, но она мне не очень понравилась. Привожу два примера для ручного управления таким диммером на базе библиотеки GyverTimers: одноканальный и многоканальный. В многоканальном режиме достаточно подключить к Ардуино выход детектора нуля только с одного модуля, а вот управляющие пины уже указать в скетче. Рассмотренные ниже примеры можно чуть оптимизировать, заменив digitalWrite() на быстрый аналог.
