Подключение герконового переключателя (реле) к Arduino Uno: схема и программа

Герконовые переключатели (Reed switch) в настоящее время находят широкое применение в различных приложениях, например, дверях с магнитным переключателем, ноутбуках, смартфонах и т.д. В данной статье мы рассмотрим подключение герконового переключателя (реле) к плате Arduino Uno.

Принципы работы герконового реле (переключателя)

Герконовое реле представляет собой электрический переключатель срабатывающий когда рядом с ним появляется магнитное поле. Оно было изобретено Элвудом в 1936 г. в лаборатории bell. Оно состоит из двух маленьких металлических полосок, заключенных в вакууме в стеклянную трубу. В большинстве случаев эти две металлические полоски сделаны из ферромагнитного материала и покрыты родием или рутением для большего срока службы.

Стеклянная трубка защищает металлические полоски от грязи, пыли и других частиц. Герконовое реле может успешно работать в условиях, где обычные открытые контакты работать не могут: присутствие легковоспламеняющихся газов, ядовитых жидкостей и т.д.

Существует два типа герконовых реле:
- с нормально разомкнутыми контактами;
- с нормально замкнутыми контактами.

В реле с нормально разомкнутыми контактами реле открыто (контакты разомкнуты) в отсутствии магнитного поля и закрыто при наличии магнитного поля. При появлении магнитного поля два металлических контакта внутри стеклянной в подобном реле притягиваются друг к другу и создают замкнутый контакт.

В реле с нормально замкнутыми контактами реле закрыто в отсутствии магнитного поля и открыто при наличии магнитного поля.

Обычно подобные герконовые переключатели применяются:

при телефонных обменах;
в ноутбуках чтобы перевести их в спящий режим при закрытии крышки;
в датчиках открытия дверей и окон в различных системах охранной сигнализации.

Необходимые компоненты

Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
Герконовое реле (Reed switch) (купить на AliExpress).
Резисторы (купить на AliExpress).
Светодиод (купить на AliExpress).
Магнит.
Соединительные провода.

Работа схемы

Схема подключения герконового реле к плате Arduino Uno представлена на следующем рисунке.

Плата Arduino Uno

Arduino Uno представляет собой плату с открытым исходным кодом, построенную на основу микроконтроллера ATmega328p. Она имеет 14 цифровых контактов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых контактов, регуляторы напряжения и другие элементы. Arduino Uno имеет 32 кБ флэш памяти, 2 кБ SRAM (статическое ОЗУ) и 1 кБ EEPROM (энергонезависимая память). Плата работает на тактовой частоте 16 МГц. Arduino Uno обеспечивает связь по последовательного каналу связи, а также поддерживает протоколы связи I2C и SPI. В следующей таблице представлены технические характеристики платы Arduino Uno.

Микроконтроллер	ATmega328p
Рабочее напряжение	5 В
Входное напряжение	7-12V (рекомендовано)
Количество цифровых контактов ввода/вывода	14
Количество аналоговых контактов	6
Flash memory (память программ)	32 Кб
SRAM (оперативная память)	2 Кб
EEPROM (энергонезависимая память)	1 Кб
Рабочая частота микроконтроллера	16 МГц

Чтобы подключить герконовое реле к плате Arduino Uno мы использовали делитель напряжения. Принцип его действия показан на рисунке ниже. Vo на этом рисунке будет равно +5V когда переключатель (реле) будет открыт и 0V когда переключатель будет закрыт. В этом проекте мы использовали реле с нормально разомкнутыми контактами – реле закрыто (контакты замкнуты) при наличии магнитного поля и открыто (контакты разомкнуты) при отсутствии магнитного поля.

Объяснение кода программы для Arduino

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы рассмотрим работу его основных фрагментов.

Вначале в программе мы должны инициализировать контакты, к которым подключены герконовое реле и светодиод. Герконовое реле подключено к цифровому контакту 4 платы Arduino, а светодиод – к цифровому контакту 7 через резистор, ограничивающий ток. Переменная “reed_status” используется для хранения статуса герконового реле.

int LED = 7;
int reed_switch = 4;
int reed_status;

int LED = 7;

int reed_switch = 4;

int reed_status;

В следующем фрагменте программы мы должны задать режимы работы используемых контактов: контакт 4 – на ввод данных, контакт 7 – на вывод данных.

void setup()
{
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(reed_switch, INPUT);
}

void setup()

{

pinMode(LED, OUTPUT);

pinMode(reed_switch, INPUT);

}

Далее мы должны проверить состояние герконового переключателя, если оно равно 1 (переключатель открыт) – мы выключаем светодиод. Если же оно 0 (переключатель закрыт) – мы включаем светодиод. Этот процесс выполняется каждую секунду.

void loop()
{
  reed_status = digitalRead(reed_switch);
  if (reed_status == 1)
    digitalWrite(LED, LOW);
  else
    digitalWrite(LED, HIGH);
  delay(1000);
}

void loop()

{

reed_status = digitalRead(reed_switch);

if (reed_status == 1)

digitalWrite(LED, LOW);

else

digitalWrite(LED, HIGH);

delay(1000);

}

Исходный код программы (скетча)

Код программы достаточно простой, я думаю, у вас не возникнет с ним сложностей.

int LED = 7;
int reed_switch = 4;
int reed_status;
void setup()
{
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(reed_switch, INPUT);
}
void loop()
{
  reed_status = digitalRead(reed_switch);
  if (reed_status == 1)
    digitalWrite(LED, LOW);
  else
    digitalWrite(LED, HIGH);
  delay(1000);
}