Зачем на реле для ардуино опторазвязка

Как проверить модуль реле без Arduino

Проверить модуль реле довольно просто достаточно иметь под рукой блок питания, который выдает 5 вольт, например зарядное устройство от сотового телефона или блок питания от роутера.

Подключить контакты следующим образом:

VCC к плюсу (+), обычно это центральная часть разъема на блоке питания;
GND к минус (-);

Для проверки работы модуля реле подать минус с блока питания на контакты обозначенные IN1, IN2, INn. (где n -номер контакта цифрой)

После подачи минуса на контакт IN послышатся характерные щелчки реле и загорится светодиод на плате модуля.

Релейный модуль с гальванической развязкой

Сегодня мы рассмотрим довольно простую и в то же время нужную конструкцию — релейный модуль с гальванической развязкой. Эти модули обычно применяются для управления мощными нагрузками с помощью различных контроллеров (например, всяких Arduino, Freeduino и тому подобных).

Почему вообще такие модули популярны? Во-первых, выходы современных контроллеров, как правило, очень маломощные и не могут напрямую коммутировать обмотки реле. Во-вторых, блоки питания контроллерных модулей редко имеют достаточный запас по мощности, чтобы запитать ещё и десяток-другой каких-нибудь релюх. Это просто нерационально, учитывая, что заранее неизвестно сколько именно релюх конечный потребитель захочет на ноги контроллера повесить. В-третьих, развязка цепей контроллера и цепей питания реле даёт возможность использовать релюхи с напряжением, отличным от напряжения питания контроллера. Есть ещё и в-пятых, и в-шестых и так далее, но и этого, я думаю, уже достаточно, чтобы понять, насколько удобен для управления нагрузкой отдельный релейный модуль с гальванической развязкой.

K1 — реле BS-115C-12A-12VDC
T1 — транзистор BC846
DA1 — оптрон TLP621
D1 — диод LL4148
R1 = 10 кОм; R2 = 1,5 кОм

В принципе, оптрон, транзистор и реле можно взять и другие, в этом случае нужно будет пересчитать номиналы резисторов. Для маломощной схемы, в которой можно не беспокоиться о перегреве и не заботиться об экономии электричества, не обязательно смотреть всякие там графики и максимально точно всё рассчитывать. Достаточно использовать вот такой упрощённый метод:

1) Находим доку на релюху, которую мы будем использовать, и узнаём из неё номинальное напряжение Ur и номинальный ток обмотки Ir этой релюхи. Номинальное напряжение — это та напруга, которую должен иметь блок питания, которым мы будем запитывать наш модуль (Ur=Vcc). Минимум такое же обратное напряжение должен выдерживать диод D1, такое же напряжение коллектор-эмиттер должен выдерживать транзистор T1 и транзистор оптрона DA1 (на самом деле во всех случаях надо брать с запасом).

2) Номинальный ток обмотки. Минимум такой ток должен выдерживать транзистор T1 и такой прямой ток должен выдерживать диод D1 (опять же брать нужно с запасом). Зачем нужен диод, думаю никому объяснять не нужно, но всё же. Дело в том, что ток через катушку не может измениться мгновенно и после размыкания транзисторного ключа T1 продолжает некоторое время течь в сторону коллектора T1. Если его оттуда не «слить», то потенциал коллектора вырастет и транзистор может «пробить». Чтобы этого не произошло как раз и стоит диод, который, при росте потенциала коллектора T1 выше потенциала линии Vcc, открывается и «сливает» лишний заряд обратно на линию Vcc.

3) Считая, что ток коллектора транзистора T1 равен номинальному току обмотки реле, находим минимальный достаточный ток базы транзистора T1 (он же — ток транзистора оптрона):
Ib=Ir/h21 (h21 смотрим в доке на транзистор).

4) Исходя из величины напряжения питания модуля и найденного значения тока базы транзистора T1, рассчитываем номинал резистора R2: R2=Ur/Ib. Округляем его до ближайшего меньшего значения из стандартного ряда. Если величина напряжения питания небольшая (3-5-7 Вольт), то необходимо учитывать также падение напряжения на транзисторе оптрона.

5) Исходя из минимального CTR оптрона и нужного тока через транзистор оптрона, находим минимальный ток через диод оптрона: If=Ib/(CTR/100)=100*Ib/CTR (CTR обычно указывается в %, поэтому его и нужно разделить на 100).

6) Ну и, наконец, находим сопротивление резистора R1: R1=(Ui-Uf)/If (Ui — это напряжение, соответствующее высокому уровню управляющего сигнала, Uf — падение напряжения на диоде оптрона).

Для примера приведу свой вариант расчёта:

Нашёл я значит где-то в закромах 12 Вольтовую релюху BS-115C. Качнул на неё доку и узнал, что ток обмотки для неё равен 30 мА. Соответственно, мне оказались нужны транзистор, диод и оптрон, которые выдерживают 12 В напруги и 30 мА тока, то есть практически любые маломощные компоненты.

Глянул, каких у меня много мелких npn-транзисторов. Оказалось, что полно bc846. По доке Uce=65 Вольт, Ic=100 мА, то есть хватает с большим запасом. Его и взял. Диод взял LL4148 (300 мА, 70В обратки), а оптрон TPL621 (выходной транзистор на 300 мА, Vce=55 В, ток диода до 50 мА, прямое падение на диоде 1,15 В).

Из доки на транзистор h21=100, соответственно, минимальный ток базы, который меня устроит, будет 30/100=0,3 мА. Тогда резистор R2 мне нужен 12/0,3 = 40 кОм. Я взял 10 кОм, чтоб с запасом. Ток при этом получился Ib=12/10 = 1,2 мА (всё равно такой мизерный ток ничего не нагреет).

Из доки на оптрон следует, что его минимальный CTR=50%. Соответственно, минимальный ток диода оптрона должен быть равен: If=100*1,2/50=2,4 мА.

Теперь можно посчитать резистор в цепи управления: R1=(5-1,15)/2,4=1,6 кОм. Я взял 1,5 кОм. Вот и весь расчёт.

В эту плату добавлены 2 светодиода (один — в цепь питания, другой — в цепь управления) и конденсатор по питанию.

Если напряжение питания релейного модуля совпадает с уровнями управления и плата управления способна обеспечить требуемый для питания релейного модуля ток, то можно не использовать отдельный блок питания, а запитать релейный модуль прямо от платы управления.

Например, если бы мы использовали в релейном модуле реле на 5 В (BS-115C-12A-5VDC, с номинальным током через обмотку 72 мА), а управляли этим модулем от UART-to-I2C/SPI/1W шлюза, который, в свою очередь, управлялся бы от компьютера через преобразователь USB-to-UART, то наш релейный модуль можно было бы прямо от шлюза и запитать (тока USB порта вполне хватает, чтобы запитать и шлюз, и один такой модуль). Фактически, мы получили бы аналог USB-реле.

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

Реле 1 канал 5 В с опторазвязкой

Релейный модуль RelayModule-5V-1-H-L с опторазвязкой — это одноканальный модуль реле на 5 В, управляемый с помощью контролера Arduino, 8051, AVR, PIC, DSP, ARM, ARM, MSP430, TTL logic или с компьютера.

Релейный модуль позволяет прибору с питанием 5 В управлять одной нагрузкой под переменным напряжением 220 В. Так реализуется 1 канал управления.
Входная часть схемы модуля также требует питание 5 В.

Релейный модуль для коммутации нагрузки.
При решении задач автоматизации на основе платформы Arduino нередко возникает необходимость управления мощными нагрузками, такими, как насосы, двигатели, лампы освещения и т.д. Для управления различными приборами с большим входным током используют релейные модули Arduino.
Модуль электромагнитного реле RelayModule-5V-1-H-L предназначен для управления внешними силовыми нагрузками в устройствах (роботах) на платформе ARDUINO в случаях, когда требуется гальваническая развязка самой нагрузки и управляющего модуля. Это увеличивает электробезопасность оператора управляющего прибора и исключает влияние помех в линиях нагрузки.
Модуль обеспечивает коммутацию до 250В 10А переменного тока или 30В 10А постоянного тока.
Реле имеет как нормально закрытый, так и нормально отрытый контакт и снабжено диодом защиты, а установленный на модуль светодиод информирует о состоянии реле.
На сторону пайки платы нанесена схема, показывающая какой из крайних контактов клеммы соединен с центральным при низком уровне управляющего сигнала.
Важно! Включение модуля производится либо высоким уровнем напряжения (2.5 – 5 В), либо низким уровнем напряжения (0 – 1.5 В). Режим работы настраивается установкой перемычки на плате.

Характеристики
Напряжение питания: 5 В
Потребляемый ток: 5 мА
Максимальный ток: 190 мА
Управляющий ток: 2 — 4 мА
Сигнал включения: выбирается перемычкой
Количество реле: 1 шт. (SRD-05VDC-SL-C)
Тип реле: электромеханическое
Номинальный ток нагрузки: 10 А
Напряжение коммутации: до 250 В (переменный) и 30 В (постоянный)
Входной сигнал цифровой логический
Стандартный интерфейс контроллеров Arduino, 8051, AVR, PIC, DSP, ARM, ARM, MSP430, TTL logic или с компьютера
Светодиодная индикация состояния реле
Размер: 50 x 26 x 18.5 мм
Вес: 21 гр.

Обозначение выводов модуля
Вывод с меткой «DC+» –> плюс питания. На него должно подаваться напряжение питания 5 В.
Вывод с меткой «IN» –> сигнал управления
Вывод с меткой «DC-» –> общий провод

ВНИМАНИЕ! При подключении модуля к схеме следует тщательно соблюдать полярность питания. Переполюсовка ведет к выходу модуля из строя без права на последующий гарантийный ремонт или замену.

Характеристики

Номинальное рабочее напряжение	5 В
Коммутируемое напряжение	250 В AC, 30 В DC
Потребляемый ток	5 мА
Сигнал включение	выбирается перемычкой
Количество реле	1 шт.
Номинальный ток нагрузки	10 А

Arduino.ru

Очень долго боролся с постоянными заглючиваниями arduino, в итоге обвязал все выходные реле RC цепочками, поставил конденсаторы на линию питания 5V (по рекомендациям из статьи https://alexgyver.ru/lessons/arduino-power/), поставил конвертер на линию питания 12V, добился относительной стабильности (до этих манипуляций arduino вылетала за минуту-две). Сейчас arduino работает аж целых 20-40 минут без заглючиваний, при этом отключение нагрузки (RC цепочки остаются на месте) от выходных реле никак не меняет ситуацию. При отключении дополнительного питания релейного модуля (пины JD-VCC и GND) реле, что логично, перестают щёлкать и вылеты магическим образом исчезают (гонял 15 часов подряд).
Ситуацию усугубляет тот факт, что пару лет назад я собирал подобную схему, и там мне не понадобилось вообще ничего кроме самой arduino, релейного модуля и пары блоков питания, всё работало идеально, поэтому и эту схему я сразу собирал в шкафу. Теперь любое изменение вызывает жопную боль и переделку шлейфов. Что можно предпринять в этой ситуации?

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 09:31
Зарегистрирован: 19.10.2016

У меня отвлечённый вопрос — вы в АСУТП работаете?

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 09:44
Зарегистрирован: 19.05.2021

В нём самом. По схеме определили?

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 09:50
Зарегистрирован: 23.11.2016

Питание с понижайки на vin подано зачем-то. Земля на релейном модуле не подключена.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 09:58
Зарегистрирован: 19.10.2016
kreator2 пишет:

В нём самом. По схеме определили?

По Овену. Только вот теперь непонятно, зачем вы у Гувера учитесь.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 10:06
Зарегистрирован: 19.05.2021
rkit пишет:

Питание с понижайки на vin подано зачем-то.

Есть смысл понизить до 5 вольт и запитать пин +5V?
rkit пишет:

Земля на релейном модуле не подключена.

Она там и не нужна, если хочу получить развязку между землями 5V и 12V от блока питания (вторая схема).

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 10:08
Зарегистрирован: 19.05.2021
sadman41 пишет:

Только вот теперь непонятно, зачем вы у Гувера учитесь.

Кого нашел у того и учусь. Вроде доступно и подробно описывает всё. Есть варианты получше?

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 10:11
Зарегистрирован: 19.10.2016

Земля на DC-DC вполне себе может оказаться сквозной.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 11:11

wdrakula аватар

Зарегистрирован: 15.03.2016
kreator2 пишет:
sadman41 пишет:

Только вот теперь непонятно, зачем вы у Гувера учитесь.

Кого нашел у того и учусь. Вроде доступно и подробно описывает всё. Есть варианты получше?

хмм. если там всё так хорошо, то и с вопросами нужно пойти туда, не логично ли? Тут очень негативно воспринимается упомянутый «гуру» и его адепты.

С DC-DC на Vin ты сколько подавал? В ардуино линейный стабилизатор на входе. к слову.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 13:01
Зарегистрирован: 19.05.2021
wdrakula пишет:

Там вроде и форума нет. В любом случае я не адепт, просто использую все доступные источники информации.

wdrakula пишет:

С DC-DC на Vin ты сколько подавал? В ардуино линейный стабилизатор на входе. к слову.

12 вольт и подаю. Идея была в дополнительной фильтрации питания, а не в понижении, т.к. уже не знал куда копать.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 13:04
Зарегистрирован: 19.05.2021
sadman41 пишет:

Земля на DC-DC вполне себе может оказаться сквозной.

Завтра попробую вообще отдельным блоком питания запитать ардуину. Пробовал так раньше, до того, как повешал RC цепочки на выхода реле, но эффекта никакого не было.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 13:23
Зарегистрирован: 19.10.2016
kreator2 пишет:
sadman41 пишет:

Земля на DC-DC вполне себе может оказаться сквозной.

Большинство сюда приходящих с такой же проблемой в итоге выясняли, что просаживалось питание МК в момент срабатывания реле. Если отдельный БП поможет, то думайте над буферным элементом по питанию, с которого «взад» ничего не потечет.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 13:26

Jeka_M аватар

Зарегистрирован: 06.07.2014
kreator2 пишет:

Там вроде и форума нет.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 13:49
Зарегистрирован: 20.03.2021

Потребляемый ток катушек реле соответствует возможностям БП?

Попробуйте поставить конденсатор по 12в 1500 -2200мкф на 25-35в

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 13:50

wdrakula аватар

Зарегистрирован: 15.03.2016
kreator2 пишет:

. повешал . на выхода .

Ушел вытирать кровь из глаз.

ТС, дорогой, просто на время подключи нормальный БП, не на 1А, а немного побольше. Никакой блок реле не дает импульсных помех, которые пройдут через стабилизатор на входе ардуины. Если это не жуткий промышленный пускатель на дохера кВт. Попробуй другую плату Ардуино. Ты же большой дядя, судя по картинкам, понимаешь, что так, как ты описал работать не может — что-то неисправно. Не нужно «перелом пластырем лечить».

Ардуина перезагружается лишь по питанию, если нет странного кода, распахивающего память. Значит у тебя либо блок реле неисправен, либо БП, либо Ардуина. Все должно работать без дурацких RC цепочек, на типовых реле с током обмоток в 70мА. Максимум — дополнительный конденсатор по питанию Ардуинки.

К примеру у меня на контроллере самогонного аппарата постоянно, каждые 2 сек, щелкает клапан отбора с током 100мА. Все питается от говенного БП на 12В. На плате с ардуинкой (ESP8266) для верности еще 7805 в штатном включении запаян. Всё находится в 1 см от силовой платы, дергающей симистором 2КВт ТЭН. Понимаешь, что уровень помех — не сопоставим с твоими реле? Это всё нормально работает часами!

Сорри, я понимаю, что моя реплика похожа на анекдот про доктора у которого «точно такая же нога и не болит». Но это была иллюстрация к тому, что у тебя точно неисправен БП или модуль реле или Ардуина. Вот и ищи.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Ср, 19/05/2021 — 14:18
Зарегистрирован: 19.05.2021
wdrakula пишет:

ТС, дорогой, просто на время подключи нормальный БП, не на 1А

БП на 1.2А. При этом реле в пике потребляют до 80мА + 1 клапан на 540мА. Т.е. самый плохой гипотетический вариант — момент одновременного включения всех реле, это суммарное потребление 1.02А, на питание ардуины остаётся 180мА.

wdrakula пишет:

Никакой блок реле не дает импульсных помех, которые пройдут через стабилизатор на входе ардуины. Если это не жуткий промышленный пускатель на дохера кВт. Попробуй другую плату Ардуино. Ты же большой дядя, судя по картинкам, понимаешь, что так, как ты описал работать не может — что-то неисправно. Не нужно «перелом пластырем лечить».

Я понимаю, что звучу бредово, но еще до RC цепочек я пробовал поочередно менять ардуину и релейный модуль, ничего не менялось. Помимо этого я пробовал независимо запитывать ардуину от двух других блоков питания, так же ничего не менялось. Где-то на этой стадии я начал экспериментировать с экранированием проводов, так же ничего не помогло. После этого я уже полностью разобрал шкаф и начал пробовать ставить конденсаторы, добился хоть какого-то изменения. И, как я уже говорил, у меня есть похожая система, для которой действительно не понадобилось никакой обвязки.

Вообще изначально ардуина не перезагружалась, а зависала с непредсказуемым поведением (случайные DO становились открытыми/закрытыми, программа переставала реагировать и либо гоняла цикл проскакивая все задержки, либо совсем переставала писать что-либо в последовательный порт). Помогало только отключение питания. Сейчас, судя по всему, ардуина именно перезагружается, т.к. программа встаёт в первоначальное положение и рабочий цикл можно перезапустить с кнопок. Проблемы с кодом исключаем, т.к. сразу после отключения питания от релейного модуля я запустил цикл и он отработал 15 часов без проблем.

Из вариантов для проверки я вижу только четвертый блок питания (от ноутбука) на запитывание самой ардуины + другой блок питания на питание релейного модуля.

Войдите на сайт для отправки комментариев

Зачем на реле для ардуино опторазвязка

Как проверить модуль реле без Arduino

Рекомендуемые товары

Модуль реле 1 канал без опторазвязки

Модуль реле 2 канала с опторазвязкой

Модуль реле 4 канала с опторазвязкой

Модуль реле 8 каналов с опторазвязкой

Релейный модуль с гальванической развязкой

Реле 1 канал 5 В с опторазвязкой

Характеристики

Arduino.ru

Добавить комментарий Отменить ответ