Lekce 3
Modul relé
Úvod
Elektromagnetické relé je elektrotechnická součástka, která obsahuje elektromagneticky ovládané kontakty (spínač). Relé bylo vynalezeno roku 1835 Josefem Henrym a původně bylo využíváno jako mechanický zesilovač na telegrafních linkách. Jeho název se odvozuje z přepřahacích stanic na kurýrních cestách, protože v původním určení relé tak trochu „přepřahalo“ pro delší šíření telegrafního signálu.
Relé se používá v mnoha aplikacích, byť jeho funkci dnes v mnoha případech přebírají obvody založené na polovodičích. Na rozdíl od polovodičů relé obvykle zajišťuje galvanické (izolační) oddělení řídícího a řízeného obvodu. Elektromagnetické relé je příkladem využití elektromagnetu v zařízení, které je důležitým funkčním prvkem v automatizovaných soustavách a řídicích systémech.
Použité komponenty
- modul Arduino
- USB kabel
- modul relé
- vodiče „samec-samice“
Princip
Relé se v základním provedení skládá z cívky (elektromagnetu) navinutém na jádru z magneticky měkkého feromagnetického materiálu. Magnetický obvod je doplněn pohyblivou kotvou. Kotva je pružinou uváděna do klidové polohy a současně se opírá o pohyblivý kontakt. Po připojení cívky k elektrickému zdroji vyvolá proud cívkou v magnetickém obvodu magnetický tok, který způsobí přitažlivou sílu na kotvu. Ta přemůže sílu pružiny a překlopí se – tím se sepne kontakt. Po odpojení elektrického proudu se kotva vrátí do předchozího (klidového) stavu – kontakt se rozepne. V relé často bývá dvojice spínacích kontaktů, které jsou zapojeny tak, že když se jedeny kontakty sepnou, druhé se rozepnout. Tak lze relé používat ve spínacím i rozpínacím režimu.
Když pošleme z modulu Arduino úroveň LOW (nízká úroveň) do vstupu modulu relé, vstupní tranzistor se otevře. Přes cívku relé bude protékat proud, spínací kontakt relé se uzavře, zatímco rozpínací kontakt relé se přeruší. Když pošleme z modulu Arduino úroveň HIGH (vysoká úroveň), vstupní tranzistor se zavře a relé se vrátí do původního stavu. Tímto způsobem můžeme pomocí relé spínat další funkční celky – např. rozsvěcet žárovku, zapnout/vypnout ventilátor, spustit alarm, roztočit motor… apod. Díky tomu, že spínací kontakty relé mohou být uzpůsobeny na poměrně velké proudy, lze pomocí relativně malého proudu z modulu Arduino do cívky relé spínat značně silové spotřebiče.
Postup experimentu
Krok 1: Sestavíme si obvod podle následujícího obrázku nebo schématu. Zapojení pinů modulu Arduino a pinů modulu relé znázorňuje pro přehlednost připojená tabulka.
Blokové schéma
Elektronické schéma
| Modul Relé | Modul Arduino |
|---|---|
| S | 8 |
| VCC (+) | 5 V |
| GND (–) | GND |
Krok 2: V prostředí mBlock sestavíme následující program:
Program lze stáhnout z:
http://
Vysvětlení kódu
Základní nekonečná smyčka „opakuj stále“ nejdříve nastaví výstupní digitální pin 8 modulu Arduino, ke kterému je připojen řídicí signál relé, do stavu HIGH (vysoká úroveň). Tím se, jak bylo dříve vysvětleno, relé přepne do jednoho stavu sepnutých/rozepnutých kontaktů. Pak kód počká jednu vteřinu. Po uplynutí čekacího času, je na digitální výstup odeslán stav LOW (nízká úroveň), který přepne relé do opačného stavu. V tomto stavu relé opět vydrží jednu vteřinu. Pak se nekonečná smyčka začíná opakovat a vše nastává znova a znova.
Krok 3: Zkompilujeme kód a nahrajeme do modulu Arduino tlačítkem 
.
Krok 4: Nyní můžeme slyšet známé „tik-tak, tik-tak“. To se ozývají kontakty relé, jak se pravidelně spínají a naopak rozpínají. Stav relé nám též signalizuje LED, která je zapojena na modulu relé.
