Программа мигания светодиодом является, пожалуй, первой программой, которую пишут начинающие радиолюбители при изучении платформы Arduino. Эта программа очень проста и не требует подключения к плате Arduino каких-либо дополнительных устройств. Но если с помощью платы Arduino необходимо включать какое-либо достаточно мощное устройство, то здесь уже не обойтись без помощи реле.
В этой статье мы рассмотрим подключение реле к плате Arduino и мигание с ее помощью электрической лампой переменного тока. В этом проекте мы не будем использовать никакого специального драйвера для управления реле (например, ULN2003) – для этой цели мы будем использовать NPN транзистор.
Необходимые компоненты
- Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
- Реле на 5 или 6 В.
- Электрическая лампочка или другое устройство переменного тока.
- Транзистор BC547 (купить на AliExpress).
- Резистор 1 кОм (купить на AliExpress).
- Макетная или перфорированная плата.
- Соединительные провода.
- Источник питания.
- Диод 1n4007 (купить на AliExpress).
- Зажимные контакты или блок контактов.
Принцип работы реле
Реле представляет собой электромагнитный переключатель, которое управляется малым значением тока, но может переключать значительно большие токи. Например, реле удобно использовать для включения/выключения различных устройств, работающих от переменного тока, при этом используя для управления ими постоянный ток небольшой величины. Одним из наиболее часто используемых реле являются реле SPDT типа (Single Pole Double Throw — однополюсное на два направления), которое имеет пять контактов (выводов), как показано на следующем рисунке.
Когда на катушку (обмотку) реле не подано никакого управляющего напряжения, то общий провод реле (COM) подсоединен к нормально замкнутому контакту (NC — normally closed contact). А если на катушку реле подано управляющее напряжение, то с помощью электромагнита происходит переподключение общего провода реле (COM) на нормально разомкнутый контакт (NO — normally open contact), что позволяет в этой цепи коммутировать достаточно большой ток. Реле бывают различных типов, мы в нашем проекте использовали реле на 6V и 7A-250VAC.
Реле обычно подключается в электрическую схему с помощью специальной схемы драйвера, состоящей из транзистора, диода и резистора. Транзистор используется для усиления тока чтобы полный ток (в нашем случае от батарейки на 9 В) смог протекать через катушку реле и запитывать ее. Резистор используется чтобы обеспечить управляющий ток для транзистора, а диод используется для предотвращения протекания тока в обратном направлении, когда транзистор закрыт. Здесь дело в том, что при внезапном отключении тока катушка может вызывать противоположно направленное электромагнитное поле (согласно правилу Ленца), которое будет приводить к появлению тока в обратном направлении, способного повредить электронные компоненты. Поэтому для предотвращения подобного эффекта в схеме используется диод. Этот модуль драйвера реле можно легко купить в магазине электронных компонентов, либо собрать его самому на макетной или перфорированной плате.
В нашем случае мы будем управлять реле с контакта A0 платы Arduino с помощью схемы управления реле, показанной на следующем рисунке:
Работа схемы
Схема устройства представлена на следующем рисунке.
Исходный код программы
Принцип работы схемы достаточно прост – нам просто нужно подать на контакт A0 платы Arduino напряжение высокого уровня (логическую «1») когда мы хотим включить реле и напряжение низкого уровня (логический «0») когда мы хотим выключить реле. Соответственно, реле при этом будет замыкать и размыкать цепь электрической лампочки.
В программе мы будем переключать состояние контакта A0 платы Arduino с задержкой в 1 секунду:
|
1 2 3 4 5 6 7 |
void loop() { digitalWrite(relay, HIGH); delay(interval); digitalWrite(relay, LOW); delay(interval); } |
Далее приведен полный текст программы – он тоже достаточно прост.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
#define relay A0 #define interval 1000 void setup() { pinMode(relay, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(relay, HIGH); delay(interval); digitalWrite(relay, LOW); delay(interval); } |
