En tu próximo proyecto, es posible que desees utilizar tu Arduino para controlar un dispositivo de alto voltaje, como una lámpara, un ventilador u otro electrodoméstico. Sin embargo, debido a que Arduino funciona con 5 voltios, no puedes controlar directamente estos aparatos de alto voltaje.
Aquí es donde entran en juego los módulos de relé. Estos módulos son económicos, fáciles de conectar e ideales para proyectos caseros que requieren cambiar cantidades modestas de energía de CA o CC. El único inconveniente es que, al tratarse de dispositivos electromecánicos, son más propensos a desgastarse con el tiempo.
Este tutorial te guiará a través de la configuración del módulo de relé para encender una lámpara u otro dispositivo, pero primero, una introducción rápida a los relés.
¿Cómo funcionan los relés?
En el interior de un relé hay un electroimán (una bobina de alambre que se convierte en un imán temporal cuando la electricidad pasa a través de él). Se puede pensar en un relé como un interruptor que lo enciende una corriente relativamente pequeña y al activarse enciende otro dispositivo con una corriente mucho mayor.
Conceptos básicos de relés
Aquí hay una imagen que muestra cómo un relé une dos circuitos.
Para ilustrar, piensa en dos circuitos simples: uno con un electroimán y un interruptor o “sensor” , y el otro con un interruptor magnético y una ampolleta.
Inicialmente, ambos circuitos están abiertos, sin que fluya corriente a través de ellos.
Cuando una pequeña corriente fluye a través del primer circuito, el electroimán se energiza, creando un campo magnético a su alrededor. El electroimán energizado atrae el contacto del segundo circuito, cerrando el interruptor y permitiendo que fluya una gran corriente.
Cuando la corriente en el primer circuito deja de fluir, el contacto vuelve a su posición original, reabriendo el segundo circuito.
Operación de un relé
Un relé normalmente tiene cinco pines, tres de los cuales son terminales de alto voltaje (NC, COM y NO) que se conectan al dispositivo que se controla.
El dispositivo se conecta entre el terminal COM (común) y el terminal NC (normalmente cerrado) o NO (normalmente abierto), dependiendo de si el dispositivo debe permanecer normalmente encendido o apagado.
Entre los dos pines restantes (bobina 1 y bobina 2) hay una bobina que actúa como un electroimán.
Normalmente (posición inicial), el terminal COM está conectado al terminal NC y el terminal NO está abierto.
Cuando la corriente fluye a través de la bobina, el electroimán se energiza y hace que el contacto interno del interruptor se mueva. El COM luego se conecta al terminal NO, desconectándose del terminal NC.
Cuando la corriente deja de circular por la bobina, el contacto interno vuelve a su posición inicial, volviendo a conectar el terminal NC al COM y reabriendo el terminal NO.
Para decirlo de otra manera, el relé funciona como un interruptor de un solo polo y dos tiros (SPDT).
Descripción general del hardware del módulo de relé de dos canales.
El módulo de relé de dos canales está diseñado para permitir que el Arduino controle dos dispositivos de alta potencia. Tiene dos relés, cada uno con una corriente nominal máxima de 10 A a 250 V CA o 30 V CC.
También hay disponibles módulos con uno, cuatro y ocho canales. Puedes elegir el que mejor se adapte a tus necesidades.
Bloques de terminales de salida
Los terminales de alto voltaje (NC, COM y NO) de cada relé se dividen en dos terminales de tornillo. El dispositivo que deseas controlar se puede conectar a través de ellos.
Control de módulos
En el otro lado del módulo, hay dos pines de entrada, IN1 e IN2, para controlar el relé. Estos pines son compatibles con la lógica de 5V, por lo que, si tienes un microcontrolador como un Arduino, puedes controlar un relé con cualquier pin de salida digital.
Los pines de entrada están activos bajos, lo que significa que una lógica BAJA activa el relé y una lógica ALTA lo desactiva.
El módulo de relé tiene dos LED que indican el estado del relé. Cuando se activa un relé, se enciende el LED correspondiente.
Optoacopladores incorporados
Una de las mejores características de estos módulos es la inclusión de dos optoacopladores en las entradas lógicas.
Los optoacopladores ofrecen un aislamiento eléctrico completo entre la entrada de control lógico y la potencia del relé como una capa adicional de protección en caso de una falla importante en la carga de CA del relé, como la caída de un rayo.
Jumper de selección de fuente de alimentación.
El módulo tiene un puente entre los pines JD-VCC y VCC (la alimentación del relé está conectada a la alimentación lógica). Este puente determina si el módulo de relés está o no conectado físicamente al Arduino.
Cuando el puente está en su lugar, el Arduino alimenta el electroimán del relé directamente. En este caso, el módulo de relés y el Arduino no están físicamente aislados entre sí, pero esto hace que el dispositivo sea más fácil de usar porque solo necesita una fuente de alimentación.
Cuando se quita el puente, el módulo de relé está físicamente aislado del Arduino. Sin embargo, en este caso, debe proporcionar un voltaje de fuente de alimentación de 5 V por separado al JD-VCC y GND.
Alimentación del módulo.
El módulo funciona con 5 voltios y consume aproximadamente 140 mA cuando se activan ambos relés (70 mA cada uno).
El módulo también incluye diodos de retorno que están conectados en paralelo con las bobinas del relé para desviar la corriente de forma segura cuando la bobina del relé está des energizada.
Recuerda que, si los optoacopladores están habilitados, se requieren dos fuentes de alimentación de 5V independientes.
Asignación de pines del módulo de relé de dos canales
Echemos un vistazo al pinout.
Pines de control:
VCC El pin proporciona energía a los optoacopladores incorporados y, opcionalmente, al electroimán del relé (si mantiene el puente en su lugar). Conéctalo al pin de 5V en el Arduino.
GND es el pin de tierra común.
IN1 y IN2 Los pines controlan el relé. Estos son pines activos bajos, lo que significa que ponerlos a BAJO activa el relé y ponerlos en ALTO lo desactiva.
Pines de selección de fuente de alimentación:
JD-VCC proporciona energía al electroimán del relé. Cuando el puente está en su lugar, JD-VCC se corta a VCC, lo que permite que los electroimanes sean alimentados por la línea de 5V de Arduino. Sin la tapa del puente, tendrías que conectarlo a una fuente de alimentación de 5V separada.
VCC el pin está cortocircuitado al pin JD-VCC con la tapa del puente puesto. Mantén este pin desconectado si quitas el puente.
GND es el pin de tierra común.
Terminales de salida:
COM el terminal se conecta al dispositivo que deseas controlar.
NC normalmente está conectado al terminal COM, a menos que actives el relé, lo que interrumpe la conexión.
NO normalmente está abierto, a menos que actives el relé que lo conecta al terminal COM.
Cableado de un módulo de relé de dos canales a un Arduino
Ahora que sabemos todo sobre el módulo de relé, ¡es hora de ponerlo en práctica! Conectemos nuestro módulo de relé para operar una lámpara.
Advertencia:
Esta placa interactúa con voltaje de CA. El uso inadecuado o incorrecto podría provocar lesiones graves o la muerte. Por lo tanto, está destinado a personas que están familiarizadas y tienen conocimientos sobre ALTO voltaje en CA.
Comienza conectando el pin VCC del módulo al pin 5V de Arduino y el pin GND a tierra. Solo usaremos un relé para nuestro experimento, así que conecta el pin digital #6 al pin de entrada IN1.
También deberás conectar el módulo de relé al dispositivo alimentado por CA que desea controlar, en este caso, una lámpara. Deberás cortar su línea de CA viva y conectar un extremo del cable cortado (que viene de la pared) a COM y el otro a NC o NO, dependiendo de cuál desee que sea el estado inicial del dispositivo.
Si desea mantener el dispositivo apagado la mayor parte del tiempo y encenderlo ocasionalmente, conecta el otro extremo del cable a NO. De lo contrario, conéctelo a NC.
Para este proyecto queremos que nuestra lámpara esté apagada al principio y luego se encienda cuando activemos el relé, por lo que conectaremos un extremo del cable a COM y el otro a NO.
La siguiente ilustración muestra el cableado.
Dejamos el puente en su lugar en el diagrama de cableado anterior, por lo que el electroimán del relé se activará directamente desde el Arduino. En este caso, el módulo de relés y el Arduino no estarán físicamente aislados.
Si deseas mantenerlos aislados, debes proporcionar un voltaje de fuente de alimentación de 5V por separado a JD-VCC y GND. El cableado a continuación muestra cómo lograr esto.
Código de ejemplo de Arduino
Controlar un módulo de relés con Arduino es tan fácil como controlar un LED. Aquí hay un código simple que activará el relé durante 3 segundos y luego lo desactivará durante 3 segundos.
Explicación del código:
int RelayPin = 6;
void setup() {
// Set RelayPin as an output pin
pinMode(RelayPin, OUTPUT);
}
void loop() {
// Let's turn on the relay...
digitalWrite(RelayPin, LOW);
delay(3000);
// Let's turn off the relay...
digitalWrite(RelayPin, HIGH);
delay(3000);
}
El código comienza declarando el pin al que está conectado el pin de entrada del módulo de relé.
int RelayPin = 6;En la función de configuración, configuramos el pin de entrada para que se comporte como una salida.
pinMode(RelayPin, OUTPUT);En la función de bucle, encendemos/apagamos el dispositivo poniendo el pin del relé a BAJO/ALTO.
digitalWrite(RelayPin, LOW) pone el pin BAJO, mientras que digitalWrite(RelayPin, HIGH) pone el pin ALTO.
digitalWrite(RelayPin, LOW);
delay(3000);
digitalWrite(RelayPin, HIGH);
delay(3000);Interface Two Channel Relay Module with Arduino. Last Minute Engineers. https://lastminuteengineers.com/two-channel-relay-module-arduino-tutorial/