آموزش راه اندازی ماژول رله 5 ولت دو کاناله با آردوینو

اگر در حوزه الکترونیک فعالیت می‌کنید مسلما می‌دانید که وسایلی مانند لامپ را که با برق شهری کار می‌کنند، نمی‌توانید با آردوینو کنترل کنید. زیرا ولتاژ آردوینو تنها 5 ولت است. اما همیشه راه‌حلی وجود دارد و آن استفاده از رله است. در این مقاله راه اندازی ماژول رله 5 ولت دو کاناله با آردوینو را به شما آموزش می‌دهیم و به‌عنوان نمونه پروژه روشن کردن لامپ با رله را انجام خواهیم داد.

اما پیش از انجام این پروژه باید کاملا با رله 5 ولت دو کاناله، پایه‌ها‌ و نحوه کار آن آشنا شوید.

نحوه کار رله

رله یک کلید الکترومغناطیسی است که با جریان نسبتا کوچکی کار می‌کند، اما با آن می‌توان جریان‌های بسیار بزرگی را کنترل کرد.

در انیمیشن زیر می‌توانید ببینید که چگونه رله از یک مدار برای سوئیچ زنی مدار دیگری استفاده می‎کند.

همان‌طور که در انیمیشن بالا می‌بینید، در ابتدا، کلید مدار اول (سمت چپ) باز است و جریانی در آن برقرار نمی‌شود. مدار دوم (سمت راست) نیز باز است و جریانی در آن برقرار نیست.

زمانی‌که کلید در مدار اول بسته می‌شود، جریان کمی در بوبین به‌وجود می‌آید و یک میدان مغناطیسی اطراف بوبین ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی باعث جذب کنتاکت فلزی در مدار دوم و در نتیجه، باعث بسته شدن کلید آن می‌شود. به همین ترتیب جریان بزرگی در مدار دوم برقرار می‌شود که می تواند لامپ را روشن کند.

زمانی‌که جریان در مدار اول قطع شود، کنتاکت جذب شده به حالت اولیه خود برمی‌گردد و مدار دوم مجددا باز شده و لامپ خاموش می‌شود.

پایه‌های رله

رله‌ها معمولا 5 پایه دارند. 3 پایه از این 5 پایه، ترمینال‌هایی با ولتاژ بالا هستند (COM, NO, NC). این پایه‌ها به دستگاه یا تجهیزاتی که قرار است شما آن را کنترل کنید، وصل می‌شوند.

اما بیایید نگاه دقیق‌تری به این پایه‌ها و کارکرد آن‌ها داشته باشیم.

جریان برقی که وارد رله می‌شود، به پایه مشترک آن یعنی COM متصل می‌شود. اما اینکه از کدام پایه‌های NC و NO استفاده کنید، دقیقا به این بستگی دارد که شما می‌خواهید دستگاه مورد نظر خود را روشن یا خاموش کنید.

درصورتی‌که بخواهید دستگاهتان پس از عمکلرد رله خاموش شود، باید از پایه NC که در حالت عادی بسته است، استفاده کنید. اما اگر می‌خواهید دستگاه پس از عملکرد رله روشن شود، باید از پایه NO که در حالت عادی باز است، استفاده کنید. اگر دستگاهی که قصد کنترل آن را دارید، از نوع AC است، معمولا باید نول را مستقیما به دستگاه و فاز ورودی را به پایه COM وصل کرده و در نهایت با توجه به نیاز خود یکی از پایه‌های NC یا NO  را به دستگاه متصل نمایید.

اما دو پایه دیگر باقی می‌ماند. میان دو پایه باقی مانده، دوسر بوبین (coil1 , coil2) وجود دارد که مانند آهنربای مغناطیسی عمل می‌کند.

وقتی جریان در بوبین جاری می‌شود، آهنربای مغناطیسی شارژ می‌شود و کنتاکت‌های داخلی حرکت می‌کنند. در این حالت، ترمینال NO(Normally Open) به COM متصل می‌شود و ترمینال (Normally Closed)NC از COM جدا می‌شود.

اما زمانی‌که جریان بوبین قطع شود، کنتاکت‌های داخلی به وضعیت نرمال خود برمی‌گردند یا به‌عبارتی ترمینال NC به ترمینال مشترک COM می‌چسبد و ترمینال NO مجددا باز می‌شود. این نوع رله به عنوان رله تک کنتاکت دو حالته (SPDT) شناخته می‌شود.

در بخش‌های بعدی بیشتر با پایه‌های این ماژول آشنا خواهید شد.

ماژول رله دو کاناله

ماژول رله می‌تواند 1، 2، 4، 8 و … کانال داشته باشد. با این حال شما می‌توانید با توجه به نیاز خود و تعداد تجهیزاتی که قصد کنترل آن را دارید، رله مورد نظر خود را با هر تعداد کانال که می‌خواهید، انتخاب کنید. ما در این مقاله، ماژول رله دو کاناله را برای آموزش شما انتخاب کرده‌ایم. اما شما می‌توانید در مقاله راه اندازی ماژول رله تک کاناله با آردوینو نیز که قبلا برای شما فراهم کرده‌ایم، هم راه اندازی رله تک کاناله را یاد بگیرید و هم با این ماژول به‌طور کامل آشنا شوید.

اما به موضوع ماژول رله دو کاناله بر می‌گردیم.

ماژول رله دو کاناله با هدف کنترل دو دستگاه ولتاژ بالا طراحی شده است. این ماژول دارای دو رله با جریان نامی A10 است که هر کانال آن، دارای ولتاژ VAC250 یا VDC30 می‌باشد.

برای نمایش وضعیت رله‌ها نیز، برای هر کانال یک ال ای دی قرار داده شده است. هر گاه یکی از رله‌ها فعال شود، LED مربوطه نیز روشن می‌شود .

اما یکی از بهترین ویژگی‌های این ماژول وجود آی سی اپتوکوپلر در آن است. آی سی اپتوکوپلر به شما کمک می‌کند تا مدار رله و آردوینو را از هم جدا کنید. دلیل این ایزولاسیون، جلوگیری از تاثیرگذاری ولتاژ رله و آردوینو روی هم و البته نویزی شدن سیگنال آردوینو است.

بلوک ترمینال‌های خروجی

حتما می‌خواهید هر چه سریع‌تر راه اندازی ماژول رله دو کاناله با آردوینو را آغاز کنید، اما حتما باید با پایه‌های این ماژول آشنا شوید! پس بیایید شروع کنیم.

هر رله سه پایه دارد که از طریق ترمینال‌‌های پیچی آبی در دسترس می‌باشد و متناسب با عملکردش نامگذاری شده است. این پایه‌ها، همان‌طور که قبلا به آن اشاره کردیم، عبارت اند از: COM، NC و NO. نام هر یک از این پایه‌ها نشان دهنده وضعیت آن‌ها در حالت عادی است.

اما عملکرد این پایه‌ها چگونه است؟

COM(Common) : این پایه ، پایه مشترک رله است. در حالت عادی به پایه NC متصل است، اما پس از عملکرد رله، از پایه NC جدا شده و به پایه NO وصل می‌شود. سپس، برق ورودی به رله نیز به این پایه انتقال پیدا می‌کند.

NC(Normally Closed) : این پایه در حالت عادی بسته است، یعنی به پایه COM متصل است. تا زمانی‌که شما سیگنالی را برای باز کردن مدار از آردوینو به ماژول رله ارسال نکنید، بسته می‌ماند. اما پس از ارسال سیگنال و عمکلرد رله، مدار باز خواهد شد.

NO(Normally Open) : این پایه درحالت عادی باز است و دقیقا عکس پایه NC عمل می‎‌کند. یعنی تا زمانی‌که شما سیگنالی را از آردوینو به منظور بسته شدن مدار به رله ارسال نکنید، همچنان باز باقی می‌ماند. اما به محض ارسال سیگنال و عملکرد رله، مدار باز شده و ابن پایه به پایه COM متصل می‌شود.

پایه‌های کنترل

در سمت دیگر ماژول، 4 عدد پایه قرار دارد: پایه‌های GND و VCC برای تغذیه ماژول و پایه‌های ورودی IN1 و IN2 برای کنترل رله.

پایه‌های ورودی IN1 و ACTIVE LOW, IN2 هستند، یعنی زمانی‌که این پایه‌ها در وضعیت LOW قرار بگیرد، رله فعال می‌شود و زمانی‌که این پایه‌ها HIGH شود، رله غیر فعال خواهد شد.

جامپر انتخاب ولتاژ تغذیه

اگر به ماژول دقت کنید، متوجه می‌شوید که یک جامپر بر روی آن وجود دارد که با استفاده از آن می‌توان پایه‌های VCC و JD-VCC را به هم متصل کرد. با کمک این جامپر می‌توانید روش تامین تغذیه رله را انتخاب کنید. یعنی شما تصمیم می‌گیرید که تغذیه رله را به VCC متصل کنید یا آن را به صورت خارجی تامین کنید.

وقتی جامپر را به ماژول متصل کنید،  دو پایه VCC و  JD-VCC به یک‌دیگر متصل می‌شوند و تغذیه بوبین رله از طریق VCC که به 5 ولت آردوینو متصل است، تامین می‌شود. در این شرایط، رله و آردوینو از یک تغذیه استفاده می‌کنند، بنابراین از یک‌دیگر ایزوله نیستند و از آی سی اپتوکوپلر استفاده نمی‌کنند.

اگر نمی‌خواهید از جامپر استفاده کنید، باید یک منبع تغذیه مجزا برای تغذیه بوبین رله از طریق پایه JD-VCC فراهم کنید. در این روش در واقع شما به کمک اپتوکوپلر داخلی ماژول، رله و آردوینو را ایزوله کرده‌اید.

پایه‌های ماژول رله دو کاناله

برای اتصال پایه‌های ماژول رله دو کاناله، حتما باید با نحوه عمکلرد هر یک از آن‌ها آشنا شوید. به همین دلیل الان زمان آن است که این پایه‌ها را باهم بررسی کنیم.

پایه‌های کنترل:

VCC : این پایه، تغذیه اپتوکوپلر داخلی و تغذیه بوبین رله را (اگر از جامپر استفاده کرده باشید) فراهم می‌کند.

GND : این پایه زمین مشترک است.

IN1 و IN2 : از این پایه‌ها برای کنترل رله استفاده می‌شود. این پایه‌ها ACTIVE LOW هستند، یعنی با قرار گرفتن آن‌ها در وضعیت LOW، رله فعال می‌شود و با HIGH شدن آن‌ها، رله غیر فعال خواهد شد.

پایه‌های انتخاب منبع تغذیه:

JD-VCC : این پایه، تغذیه بوبین رله را فراهم می‌کند. اگر از جامپر استفاده کنید، تغذیه رله را باید از 5V آردوینو تامین نمایید. اما بدون جامپر، باید از منبع تغذیه مجزایی استفاده کنید.

VCC : اگر از جامپر استفاده کنید، این پایه را باید به JD-VCC اتصال کوتاه کنید. اما در صورت عدم استفاده از جامپر، دیگر نیازی به این پایه نخواهید داشت.

GND : این پایه زمین مشترک است.

ترمینال‌های خروجی:

COM : این پایه مشترک رله است.

NC : این پایه به‌طور پیش فرض به پایه COM متصل شده است و این اتصال تا زمانی‌که سیگنالی از آردوینو به رله ارسال نشود، باقی می‌ماند.

NO : این پایه به‌طور پیش فرض باز است و تا زمانی‌که رله از طریق آردوینو تحریک شود، همچنان باز خواهد ماند. اما به محض اینکه رله از آردوینو سیگنال دریافت کند، این پایه به پایه COM متصل می‌شود .

راه اندازی ماژول رله 5 ولت دو کاناله با آردوینو

حالا که همه چیز درباره ماژول رله را می‌دانید، زمان راه اندازی ماژول رله 5 ولت دو کاناله با آردوینو است! برای این کار به قطعات زیر نیاز دارید:

• ماژول رله 5 ولت دو کاناله
• ماژول آردوینو UNO R3 CH340G
• سیم جامپر نری به مادگی

هشدار!

سیم‌کشی – پروژه روشن کردن لامپ با رله

در اینجا، به عنوان یک پروژه نمونه برای راه اندازی ماژول رله 5 ولت دو کاناله با آردوینو ، می‌خواهیم روشن کردن لامپ با رله را با هم انجام دهیم.

برای این پروژه، پایه VCC ماژول رله را به 5V روی برد آردوینو و GND به زمین متصل کنید. برای کنترل اولین رله نیز، پایه دیجیتال 6# را به پایه ورودی IN1 متصل نمایید.

برای اینکه ماژول رله را به دستگاه مورد نظر خود (در اینجا لامپ) که قصد کنترل آن را دارید، متصل کنید، باید سیم فاز را از پریز بگیرید و به پایه COM رله متصل کنید. سپس درصورتی‌که می‌خواهید لامپ در حالت عادی روشن باشد و پس از عملکرد رله خاموش شود، پایه NC را به لامپ متصل کنید. اما اگر می‌خواهید لامپ در حالت عادی خاموش باشد و بعد از عملکرد رله روشن شود، پایه NO را به لامپ متصل کنید. کابل نول پریز را نیز مستقیما به لامپ متصل نمایید.

در این پروژه می‌خواهیم لامپ در حالت عادی روشن باشد و زمانی‌که رله را فعال می‌کنیم، نور بدهد. بنابراین، سیم فاز را به COM و پایه NO را به لامپ متصل می‌‍کنیم. سیم نول را هم همان‌طور که گفته شد، مستقیما به لامپ متصل خواهیم کرد.

در تصویر زیر می‌توانید نحوه سیم‌کشی رله به آردوینو، لامپ و پریز را مشاهده کنید:

در تصویر بالا از جامپر استفاده شده است، به همین دلیل تغذیه بوبین رله مستقیما از آردوینو تامین می‌‎شود. همان‌طور که قبلا گفتیم، با استفاده از جامپر، ماژول رله و آردوینو از هم ایزوله نیستند. اگر بخواهید دو مدار از هم ایزوله شوند، باید از طریق پایه JD-VCC تغذیه مجزایی فراهم نمایید. در تصویر زیر می‌توانید نحوه انجام این کار را مشاهده کنید:

نکته:

کد آردوینو

با آماده شدن بخش سخت افزاری این پروژه، بیایید نگاهی به کدهایی که لامپ را روشن می‌کند، بیندازیم. کد زیر لامپ را برای 3 ثانیه روشن و برای 3 ثانیه بعدی خاموش نگه می‌دارد.

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);
}

توضیحات کد:

کنترل ماژول رله دو کاناله با آردوینو به‌سادگی کنترل یک LED است. دستورات بالا، با معرفی پایه ورودی ماژول رله شروع می‌شود.

int RelayPin = 6;

در تابع Setup، این پایه، یعنی پایه ورودی ماژول را به عنوان خروجی تعریف کنید.

pinMode(RelayPin, OUTPUT);

در تابع Loop نیز، با LOW  و HIGH کردن این پایه، رله را روشن و خاموش کنید.

دستور digitalWrite(RelayPin, LOW)،  پایه رله را LOW می‌کند و دستور digitalWrite(RelayPin, HIGH)، این پایه را HIGH می‌کند.

digitalWrite(RelayPin, LOW);
delay(3000);

digitalWrite(RelayPin, HIGH);
delay(3000);

کلام آخر

اگر در این زمینه اطلاعات کمی داشته باشید، شاید در ابتدا راه اندازی رله دو کاناله با آردوینو کمی دشوار به نظر برسد. اما انجام پروژه‌های جذابی مانند روشن کردن لامپ با رله می‌تواند به شما کمک کند تا به کار کردن با این ماژول عادت کنید. اما همان‌طور ک قبلا گفتیم، کار با رله‌ها درصورتی‌که نکاتی ایمنی را رعایت نکنید، بسیار خطرناک است. به همین دلیل این موضوع را حتما در نظر داشته باشید.

امیدواریم با این مقاله بتوانید پروژه‌های خود را با امنیت کامل و بدون هیچ مشکلی پیش ببرید. اگر به اطلاعات بیشتری نیاز داشتید، کافی است سوالات خود را برای ما کامنت کنید.