4 maneras de controlar los relés electrónicos - 💡 Fix My Ideas

4 maneras de controlar los relés electrónicos

4 maneras de controlar los relés electrónicos


Autor: Ethan Holmes, 2019

Siempre me han fascinado los relés, son tan absolutos, tan binarios. De todos modos, he construido algunos proyectos utilizando relés y pensé que compartiría lo que aprendí para ayudar a que otros usen los relés en sus proyectos. No soy un experto, solo soy un programador al que le gusta jugar con hardware.

Una introducción a los relés

Los relés son básicamente interruptores, interruptores que usted controla (enciende o apaga) al aplicar o eliminar un voltaje específico al dispositivo de relé. Los relés no son necesarios para la mayoría de los proyectos basados ​​en microcontroladores, ya que su placa de microcontroladores (ya sea un Arduino o un sistema informático completo como Raspberry Pi) podrá alimentar dispositivos externos directamente desde sus puertos de E / S. Donde necesita relés es cuando desea abrir / cerrar un circuito externo, o cuando su circuito necesita controlar voltajes más altos que los que su sistema puede proporcionar.

Utilicé un relé en el abridor de la puerta de mi garaje controlado por un microcontrolador porque necesitaba que mi proyecto imitara presionar un botón físico (el botón de la puerta del garaje en la pared) que requería capacidades de conmutación, no la capacidad de enviar un voltaje de salida desde la placa. Utilicé un relé en mi proyecto de temporizador de luz porque el proyecto requería encender y apagar la corriente eléctrica de la casa (110 voltios CA), que mi Raspberry Pi no puede hacer directamente.

Hay dos tipos comunes de relés: relés mecánicos y relés de estado sólido. Los relés mecánicos utilizan una bobina electromagnética y un interruptor físico; Cuando se aplica una tensión, el interruptor se activa. Los relés de estado sólido ofrecen el mismo resultado, pero no tienen los componentes mecánicos; en su lugar, utilizan componentes electrónicos para hacer el mismo trabajo. Más adelante en este artículo, comenzaremos a hablar sobre los tableros o módulos de relés. Los relés, en general, funcionan como los he descrito anteriormente. Cuando trabaja con módulos de relé producidos comercialmente, generalmente operan en dos modos diferentes dependiendo de cómo conecte las conexiones al módulo. Los modos admitidos son normalmente abierto y normalmente cerrado.

En la Figura 1, ve una representación de un relé en el modo Normalmente Abierto (NO). En esta configuración, cuando no se aplica voltaje al circuito de control (el relé en la parte de descanso de la imagen), el circuito conmutado se desconecta y la corriente no puede fluir a través de la conexión. Cuando aplica un voltaje apropiado al circuito de control, la bobina electromagnética en el relé se activa y cierra el interruptor, permitiendo que la corriente fluya a través del circuito conmutado.

Figura 1 - Operación de relé normalmente abierto

En el modo Normalmente Cerrado (NC), lo contrario es cierto (que se muestra en la Figura 2). Cuando el relé está en reposo (no se aplica voltaje al circuito de control), el circuito conmutado se cierra y la corriente fluye a través del circuito conmutado. Cuando activa el relé aplicando un voltaje apropiado al circuito de control, la bobina electromagnética en el relé se activa y abre el interruptor, deteniendo cualquier corriente que fluya a través del circuito conmutado. No sé exactamente cómo funciona esto interno del relé.

Figura 2 - Funcionamiento de relé normalmente cerrado

Los relés son como otros interruptores, ya que hay diferentes configuraciones disponibles. Dos atributos de las configuraciones del interruptor de accionamiento: Polo y Tiro. El atributo de polo describe cuántos circuitos individuales están controlados por el interruptor. Un interruptor de un solo polo (SP) controla un solo circuito. Un interruptor de doble polo (DP) controla dos circuitos separados; Hay esencialmente dos interruptores interconectados, cada uno conectado a su propio circuito; Cuando se cambia el interruptor, ambos circuitos se ven afectados simultáneamente.

El atributo de alcance del conmutador describe la cantidad de circuitos que proporciona el conmutador. Un Tiro Único (ST) tiene una sola trayectoria de circuito. Con el interruptor lanzado en una dirección, la corriente fluye a través del circuito, mientras que se lanza en la otra dirección, el circuito se rompe y no fluye corriente. Un interruptor de doble tiro (DT) ofrece dos rutas de circuito. Con el interruptor lanzado en una dirección, la corriente fluye a través de una de las rutas del circuito, mientras que se lanza en la otra dirección, la corriente fluye a través de la otra ruta del circuito. Un interruptor DT también puede tener una posición central de apagado entre las dos opciones de ruta del circuito.

Por lo tanto, cuando esté viendo los relés, los verá descritos como algo como SPST, SPDT, DPST, DPDT, etc., que debería tener sentido ahora después de leer los párrafos anteriores.

Cuando se trabaja con relés, cada modelo de relé es diferente de varias maneras; Las diferencias más importantes están en el voltaje y las clasificaciones de corriente para el relé. Hay dos conjuntos de números a los que debe prestar mucha atención; de lo contrario, dañará el circuito de relé y posiblemente deje que salga humo del relé o de algún otro componente. El primero es el voltaje y la corriente nominal para el circuito de control, y normalmente se dan como rangos. Estos números le indican qué voltaje y la corriente asociada se requieren para activar el relé. El segundo conjunto de números importantes le indica cuánta tensión y corriente puede manejar la parte de conmutación del relé.

Dejame mostrarte un ejemplo; La Figura 3 muestra las propiedades del producto para un relevo aleatorio desde el sitio web de DigiKey. Los valores de la bobina resaltados en la figura describen la cantidad de corriente que consume el relé y el voltaje máximo que puede usar con el relé. En este caso, es un relé de 3V, por lo que deberá asegurarse de que su proyecto pueda entregar 3 voltios para activar el relé, de lo contrario no funcionará.

El segundo conjunto de números resaltados en la figura le brinda más información sobre cómo trabajar con el relé. El voltaje de conmutación le indica cuántos voltios puede conmutar con este relé. En este caso, puede conectar el circuito del interruptor al circuito que suministra hasta 250 voltios de corriente alterna (CA) o 220 voltios de corriente continua (CC). Los dos últimos valores especifican que el relé se activará cuando se apliquen 2.24 voltios de CC al relé. Si el relé está activado, se apagará cuando el voltaje aplicado caiga por debajo de 0,3 voltios de CC.

Figura 3 - Atributos de relé

Con esta breve introducción fuera del camino, comencemos a hablar sobre cómo usar los relés en sus proyectos.

Relés de cableado

Los relés vienen en varios factores de forma. Básicamente, un relé será un bloque rectangular con al menos 4 conectores eléctricos expuestos.

Dos de los conectores son para el circuito de control y, espérelo ... los dos conectores restantes son para el circuito conmutado. Bastante fácil, ¿verdad? No exactamente. Si no eres un ingeniero eléctrico (como yo, no soy nada de eso), puedes pensar que solo puedes conectar el relé a tu circuito y todo está listo. Desafortunadamente, como con la mayoría de los componentes electrónicos, nada es tan simple.

Si conecta el relé a su circuito como lo describí anteriormente, la aplicación de voltaje, por ejemplo, desde un dispositivo Arpino o Raspberry Pi (podría usar cualquier fuente de voltaje) a través del circuito de control debería activar el relé. Sin embargo, aparentemente no funcionará de manera confiable, existen consideraciones de bloqueo y otros problemas que pueden afectar la operación del relé. Debido a esto, necesita agregar algunos componentes adicionales al circuito para que funcione. Descubrí esto mientras trabajaba con mi primer relevo y encontré un montón de publicaciones de desbordamiento de pila que sugieren diferentes formas de hacerlo. Hay una Hacer: Artículo de revista sobre esto con un diagrama de circuito.

Normalmente, lo resolveré todo y lo escribiré aquí para usted, pero hay una forma más fácil de agregar relés a sus proyectos, en realidad de varias maneras, que le mostraré en las siguientes secciones. También te mostraré cómo activar el relevo desde el código de tu proyecto en la siguiente sección también.

Módulos de relé

En lugar de comprar relés y cablearlos con transistores, diodos y resistencias, muchos fabricantes producen placas de módulos de relé que incluyen todo lo que necesita. Puedes ver un ejemplo de uno en la Figura 4; puede comprar estos módulos con 1 a 8 o más relés conectados. La figura 5 muestra un módulo genérico de 4 relés.

Nota: La mayoría de los módulos de retransmisión que he visto no incluyen ninguna documentación, por lo que tendrá que resolver su módulo por su cuenta.

Conexiones de relé

El módulo de relé único normalmente expone 6 conexiones eléctricas; Tres conectores para el circuito de control y tres para el circuito de conmutación. También pueden incluir algunos bloques de puentes como el que se muestra aquí. En la mayoría de los circuitos de relé simples, usualmente solo usarás cinco conexiones, explicaré por qué en un minuto.

En el lado izquierdo de la figura están las entradas de control. Como puede ver en la figura, están etiquetados de la siguiente manera: • VCC • IN1 • GND

En sus circuitos, conectará una tensión de entrada según lo requiera el relé (para proyectos Arduino o Raspberry Pi, que generalmente es de 3 o 5 voltios, dependiendo del microcontrolador) a la entrada VCC. Es el relé que dicta cuál debe ser este voltaje, no su microcontrolador. La mayoría de los dispositivos Arduino modernos proporcionan 3V y la Raspberry Pi puede proporcionar 3V o 5V; asegúrese de elegir un módulo de relé que funcione con estos voltajes. La mayoría de los módulos de relé como este están diseñados para funcionar con Arduino o Pi, por lo que debería estar bien. También conectará la entrada GND a la conexión a tierra de su microcontrolador.

Finalmente, conecte el pin IN1 a uno de los pines de salida en su microcontrolador. La tensión de salida en este pin es lo que activa el relé. Es preferible utilizar una salida analógica, pero como la Raspberry Pi no proporciona salidas analógicas, también puede usar la salida digital.

En el lado del circuito conmutado del módulo, verá los tres puntos de conexión conmutados marcados con el diagrama que se muestra a continuación (las etiquetas NO, Común y NC son mías).

Figura 6 - Leyenda de conexiones de relé

La figura muestra la configuración de conexión conmutada para el relé en reposo. Para este módulo, se realiza una conexión conmutada entre los conectores primero y segundo o los conectores segundo y tercero. Cuando dispara el relé (aplicando el voltaje apropiado a través del circuito de control), la conexión común cambia al otro lado. Cuando conecta su circuito a los conectores NO (normalmente abiertos) y comunes, el circuito permanece abierto hasta que se aplica el voltaje apropiado al conector IN1 en el circuito de control. La conexión NO / Común se cierra cuando se aplica voltaje a IN1. Cuando conecta su circuito a los conectores NC (normalmente cerrado) y Común, permanece cerrado hasta que se aplique el voltaje adecuado al conector IN1 en el circuito de Control. La conexión NC / Common se abre cuando se aplica voltaje a IN1.

Para la mayoría de los circuitos, solo necesita cambiar un conjunto de cables, por lo que cambiará las conexiones NC o NO. Para algunas configuraciones, necesitará dos estados para su circuito; en este caso, utilizará las conexiones NO y NC para su circuito. De forma predeterminada, una conexión siempre estará conectada y se cambiarán cuando aplique voltaje a IN1.

La Figura 7 muestra un módulo de relé cableado para la acción, observe las tres conexiones de control (en el lado derecho de la figura) con las conexiones de conmutación en los conectores NO / Common. Los cables amarillos en la parte inferior izquierda de la figura son los de la conexión conmutada.

Figura 7 - Módulo de relé en uso

Para los módulos de relé múltiple, el hardware es prácticamente el mismo, solo se repite una vez para cada relé en la placa. Seguirá teniendo que conectar las conexiones de voltaje y tierra, pero en lugar de la única entrada de control In1, tendrá una para cada relé. Entonces, mirando la Figura 5, verá los pines VCC y GND en la esquina inferior derecha de la figura, pero también varias entradas, IN1, IN2, IN3 e IN4 para esta placa de 4 relés. Conectará cada IN # a un pin de salida separado en su dispositivo Arduino o Raspberry Pi. El lado conmutado del módulo tiene los mismos conectores NO / Comunes / NC que vio en el módulo de relé único, solo que hay 4 juegos de ellos aquí, uno para cada relé.

Disparando el relé

¿Recuerdas los saltadores que mencioné antes? Es posible que su módulo de relevo tenga algunos puentes en él. Si es así, es probable que uno de los puentes controle si el relé se dispara con un voltaje alto o bajo. La posición de este puente determinará cómo se activa el relé en el código de su proyecto. Déjame darte algunos ejemplos.

En un dispositivo Arduino, con el conector IN1 del relé conectado a la salida analógica A1, puede disparar el relé con una sola línea de código. Si el módulo de relé está configurado para usar un alto voltaje para disparar el relé, entonces usaría el siguiente código para encender el relé:

escritura analógica (A1, 255);

Esto establece la salida analógica del pin A1 a su voltaje más alto (probablemente 3V para el Arduino). Para apagarlo, simplemente apague el voltaje de salida usando la siguiente línea de código:

escritura analógica (A1, 0);

Esto pone a cero la salida de A1.

Si el módulo de relé está configurado para usar un voltaje bajo para disparar el relé, entonces simplemente volteará los ejemplos, usando el siguiente código para encender el relé:

escritura analógica (A1, 0);

y el siguiente código para apagar el relé:

escritura analógica (A1, 255);

La Raspberry Pi no expone las salidas analógicas, por lo que tendrás que engañarla un poco. El Pi admite la salida digital utilizando PWM (modulación de ancho de pulso), que es básicamente un voltaje de salida que se repite, bueno, repetidamente. El resultado es que "parece" un voltaje de salida constante para el dispositivo conectado. Usando Python en la Pi, el código para alternar el relé cada segundo se ve así:

desde gpiozero import LED desde time import sleep # el relé está conectado a GPIO pin 18 en la Raspberry Pi # reemplaza el 18 siguiente con cualquier pin que sea apropiado para su # hardware relé de configuración = LED (18) # el siguiente es un bucle infinito Python, se ejecuta hasta que # elimines la aplicación mientras es Verdadero: # enciende el relé. Relé () # espera un segundo de espera (1) # apaga el relé. Relé () # espera otro segundo de espera (1)

En este ejemplo, el código utiliza GPIO Zero, una biblioteca muy capaz para el Pi que le permite controlar fácilmente casi cualquier cosa conectada a los puertos GPIO del Pi. Aquí, estoy usando la biblioteca de LED del módulo para imitar la salida de voltaje que necesito para mi aplicación. En este caso, el relé está conectado al pin GPIO 18 del Pi. GPIO Zero incluye otros tipos de salida que podría usar para esto también.

Ahí lo tiene, una manera rápida y fácil de conectar un relé a sus proyectos de IoT. Pero espere, hay opciones aún más fáciles de usar para sus proyectos, consulte en la siguiente sección.

Tableros adicionales para microcontroladores (escudos, HAT, etc.)

Para facilitar aún más la adición de relés a sus proyectos de microcontroladores, varios fabricantes producen tableros adicionales para las plataformas de microcontroladores populares. Estas tarjetas se apilan directamente en el microcontrolador usando el puerto GPIO (Raspberry Pi) o los pines de cabecera que la mayoría de las otras tarjetas admiten. Parece que hay módulos de relé para cualquier tipo de microcontrolador o Single Board Computer (SBC) que puedas imaginar.

Pluma de Adafruit

Para uno de mis proyectos, utilicé el microcontrolador Adafruit Feather; La pluma es un conjunto de placas de microcontroladores compatibles con Arduino que comparten un factor de forma consistente y un diseño de pin de entrada / salida. Para este proyecto en particular, utilicé el Adafruit Feather M0 WiFi, un microcontrolador compatible con Arduino compatible con Wi-Fi, el Adalogger FeatherWing, una placa complementaria de reloj en tiempo real para el Feather y el Adafruit Power Relay FeatherWing. El Relay FeatherWing le dio a mi proyecto un módulo de relé fácil de usar que solo podía colocar en el microcontrolador y ponerme a trabajar. Puede ver las tres tablas, con sus clavijas de cabecera y sus enchufes soldados, en la siguiente figura.

Figura 8 - Tablero de plumas y accesorios de Adafruit

Para usarlos, apila los tableros uno encima del otro como se muestra en la siguiente figura. Conectarás tu circuito conmutado a los terminales azules en el lado derecho de la figura. Al igual que con los otros relés, usará dos para la conexión NC o NO, o los tres si desea cambiar el relé de dos maneras como se describe en una sección anterior.

Figura 9 - Pila de módulos FeatherWing, incluido el módulo de relé en la parte superior

El módulo de relé está cableado a múltiples puertos de salida en el Feather Board, pero para usarlo, corte la almohadilla de metal en la parte posterior de la placa para el pin de salida que desea usar (en función de qué otros pin están siendo utilizados por otros Tableros adicionales de plumas).

Figura 10 - Opciones de selección de puerto de relé de potencia Adafruit Feather

Para activar el relé en su aplicación Feather, usaría algo como lo siguiente:

// El pin analógico al que está conectado el relé es int int outputPin = SELECTED_FEATHER_PIN; // Por ejemplo, si el relé está conectado a la salida analógica A1, // utilizaría lo siguiente: // const int outputPin = A1; void setRelay (bool status) {// Establezca el relé en un estado específico (on = true / off = false) Serial.print ("Relay:"); if (status) {Serial.println ("ON"); analogWrite (outputPin, MAXOUTPUT); } else {Serial.println ("OFF"); analogWrite (outputPin, MINOUTPUT); } // Almacena el estado que configuramos, para que toggleRelay // pueda alternar con precisión el relé más tarde relayStatus = estado; }

En este ejemplo, lo que estoy mostrando es una definición constante (que describe a qué pin de salida analógica está conectado el relé) y una función llamada setRelay Eso dispara el relevo.

El constante outputPin simplemente le brinda una manera fácil de configurar el código para su configuración de hardware particular. En lugar de hacer que busque todas las partes del código que activan el relé, configuramos el pin de salida del relé en esta constante y cualquier parte de la aplicación que quiera usar puede simplemente hacer referencia a la constante. Con este enfoque, si luego cambia el pin del relé, solo debe cambiarlo en un lugar y, una vez que se realice el cambio, todas las partes diferentes del código que hacen referencia a la constante se actualizarán automáticamente.

los setRelay La función le da a la aplicación una forma rápida y fácil de activar o desactivar el relé. En lugar de hacer una función separada para activarlo y otra para desactivarlo, simplemente usé una función y pasé si quiero que el relé se active o desactive como una variable booleana pasada a la función. Deja que te enseñe.

Para activar el relé, cualquier parte de la aplicación puede simplemente ejecutar el siguiente código:

setRelay (true);

En este ejemplo, el cierto El parámetro pasado a la función es un valor booleano True que indica On.

Para apagar el relé, debe ejecutar el siguiente código:

setRelay (false);

La función utiliza una variable llamada estado de relé para rastrear si el relé está activado o desactivado, habilitando una función separada llamada toggleRelay para alternar el estado del relé (activarlo o desactivarlo si está activado). Ese código es particularmente simple, todo lo que hace es llamar. setRelay utilizando lo contrario del estado actual del relé:

void toggleRelay () {// Activa o desactiva el relé en setRelay (! relayStatus); }

los ! relayStatus en el código se traduce a NO estado de relé, Así que si estado de relé es cierto, entonces falso se pasa a setRelay. Si estado de relé es falso, entonces cierto se pasa a setRelay.

Tessel 2

El Tessel 2 tiene un módulo de relé, que se muestra en la Figura 11. Lo usé para hacer un controlador de puerta de garaje simple usando una aplicación web simple alojada en el controlador; Puedes encontrar el proyecto completo en Github.

Figura 11 - Módulo de relé y placa Tessel 2

La placa Tessel ejecuta JavaScript, por lo que es fácil escribir una tarea de servidor basada en JavaScript que se ejecuta en la pizarra y usar un navegador web móvil o de escritorio para interactuar con la pizarra. Para este proyecto, el servidor web alberga una página web simple que contiene un botón para abrir la puerta del garaje. En el tablero, el código que activa la puerta del garaje es el toggleRelay función enumerada a continuación:

function toggleRelay (RELAY_PORT) {// Alterne el relé especificado, manteniéndolo encendido por RELAY_DELAY milisegundos // primer encendido del LED de actividad tessel.led [ACTIVITY_LED] .on (); // a continuación, el relé en relay.turnOn (RELAY_PORT, relayResult); // dormir durante 500 milisegundos (medio segundo) sleep (500) .then (() => {// Luego apague el relé relay.turnOff (RELAY_PORT, relayResult); // y apague el LED de actividad tessel.led [ACTIVITY_LED] .off ();}); }

Como puede ver en la Figura 11, el módulo de relé tiene dos relés, por lo que cuando llama toggleRelay, debe decirle qué relé está cableado al botón de la puerta del garaje pasando un 1 o 2 a la función a través de la RELAY_PORT variable. La función enciende una luz indicadora, activa el relé, espera medio segundo, luego apaga el relé y el indicador LED.

Fotón de partículas

Una compañía que fabrica módulos de relé para una variedad de microcontroladores o SBC es National Control Devices. El controlador de la puerta del garaje que realmente utilizo se construyó con el fotón de partículas y un tablero de relé único para el fotón. Puedes leer sobre el proyecto completo en Github.

Para esta placa, que se muestra en la Figura 12, el Fotón se monta en un zócalo en el lado derecho de la placa (como se muestra en la figura). Cuando aplica alimentación al tablero de relés, también alimenta al microcontrolador.

Figura 12 - Controlador de relé ControlEverything de 1 canal para el fotón de partículas

La "plataforma" de Photon es genial porque puede ejecutar el código en el tablero de forma remota, a través de un servicio en la nube gratuito. La placa es principalmente compatible con el microcontrolador Arduino, por lo que codificas tu aplicación usando C.

El código para activar el relé debe ser similar a lo que ya he mostrado, en el código de ejemplo de Photon que se muestra a continuación, defino algunas constantes para indicar a la aplicación a qué pin está conectado el relé ya qué pin está conectada una luz indicadora ( está integrado en el fotón). La aplicación llama al presionar el botón función para activar el relé; la función enciende una luz indicadora, activa el relé, espera medio segundo, luego apaga el relé y el indicador LED.

// Conectar el relé a Digital 0 int relayPin = D0; // Conectar el LED de actividad a Digital 1 int activityLED = D1; // ================================================ ================= // Esta función presiona el botón de la puerta del garaje (a través del relé, // por supuesto) // ============ ================================================== === int pushButton (String param) {Serial.println ("función pushButton llamada."); // Encienda el LED de actividad, para que podamos ver que está funcionando digitalWrite (activityLED, HIGH); // Encienda el relé en digitalWrite (relayPin, HIGH); // Espere medio segundo (o por mucho tiempo que determinemos que necesitamos) demora (500); // Desactivar el relé digitalWrite (relayPin, LOW); // Apague el LED de actividad digitalWrite (activityLED, LOW); // debemos devolver algo, así que devolver un cero (-1 significa falla) devolver 0; }

Frambuesa pi

Incluso he encontrado un par de módulos de retransmisión para la Raspberry Pi. El primero con el que trabajé es el Seeed Studio Raspberry Pi Relay Board v1.0. Pruebe estos consejos sobre cómo usar la pizarra en sus proyectos también. La tabla cuenta con 4 relés y monta directamente sobre la Raspberry Pi como se muestra en la Figura 13.

Figura 13 - Seeed Studio Raspberry Pi Relay Board v1.0

Usar la pizarra en tus proyectos es fácil. La gente de Seeed Studio creó una aplicación de muestra de Python que le permite interactuar con la placa (desactivando los relés al escribir comandos en una ventana de terminal), agregué algunas funciones al código y lo publiqué como un módulo de Python en https: //github.com/johnwargo/Seeed-Studio-Relay-Board. Para usar el módulo, copie la biblioteca en la carpeta de su proyecto y luego agregue la siguiente línea al inicio de su aplicación Python:

desde relay_lib_seeed import *

Con eso en su lugar, puede activar el relé utilizando el siguiente código:

relay_on (int_value)

donde int_value se refiere al número de relevo (1 a 4). Entonces, para activar el relé # 2, use lo siguiente:

relay_on (2)

Para apagar un relé, use:

relay_off (int_value)

También puede alternar un relé usando:

relay_toggle_port (int_value)

Bastante simple, ¿verdad? Si quieres una aplicación simple que puedas usar para jugar con el tablero, mira mi proyecto en Github.

Otra opción de la placa de relés es la placa de relé ModMyPi PiOT; Puedes encontrar documentación en Github. Al igual que la placa Seeed Studio, la placa PiOT se monta sobre la Raspberry Pi, pero con este módulo, puede apilar varias tablas una encima de la otra para entregar 8, 12 o más relés para su proyecto. Puede ver un ejemplo del tablero que se muestra en la Figura 14.

Figura 14 - Tablero ModMyPi PiOT

Una característica interesante de la placa PiOT es que puede alternar los relés utilizando los botones pulsadores montados en la placa, uno para cada relé. Esto le permite ver cómo funciona la placa e incluso probar el hardware de su proyecto antes de escribir cualquier código. También usarás estos botones para configurar los pines GPIO Raspberry Pi que usa la placa, algo que honestamente preferiría hacer a través de puentes o interruptores DIP.

La placa está diseñada tanto para los modelos Raspberry Pi de tamaño completo como para el Pi Zero. Desafortunadamente, los orificios de montaje en la placa solo son adecuados para el montaje en el Pi Zero. Para el montaje Pi Zero, la placa ofrece 4 orificios de montaje, por lo que con los separadores y tornillos correctos, puede montar la placa PiOT sólidamente en la parte superior de la Pi Zero. Para modelos Pi más grandes, por alguna extraña razón, la gente de ModMyPi solo exponen dos orificios de montaje que se alinean con el Pi, así que puede montarlo, pero descubrí que para mi implementación era inestable y cortocircuitaba las conexiones del relé cada vez que la placa se movía (que Lo hace fácilmente ya que no está montado firmemente).

Para ayudarlo a usar la pizarra en sus proyectos, creé la biblioteca de Python en https://github.com/johnwargo/pi-relay-controller-modmypi/blob/master/relay_lib_modmypi.py. Para usar la biblioteca, copie la biblioteca en la carpeta de su proyecto y luego agregue la siguiente línea de código a su proyecto de Python:

desde relay_lib_modmypi import *

A continuación, deberá configurar la aplicación para la configuración de su placa.En el código de inicialización de su aplicación, agregue las siguientes líneas:

# Actualice la siguiente lista / tupla con los números de puerto asignados a su tarjeta de retransmisión PUERTOS = (7, 8, 10, 11) NUM_RELAY_PORTS = 4 # inicialice la biblioteca de retransmisión con la configuración de puerto del sistema si init_relay (PUERTOS): # gire todo el los relés se apagan, así que estamos empezando con una pizarra limpia. relay_all_off () else: print ("Error de configuración del puerto") # salir de la aplicación sys.exit (0)

En el PUERTOS variable, deberá completar la lista con los números de puerto de relé que configuró utilizando los botones de la placa. Selecciona el NUM_RELAY_PORTS variable a 4, 8, 12, etc., según la cantidad de tableros que haya apilado juntos. Con eso en su lugar, puede activar el relé utilizando el siguiente código:

relay_on (int_value)

dónde int_value se refiere al número de relevo (1 a 4). Entonces, para activar el relé # 2, use lo siguiente:

relay_on (2)

Para apagar un relé, use:

relay_off (int_value)

También puede alternar un relé usando:

relay_toggle_port (int_value)

Bastante simple, ¿verdad? Si quieres una aplicación simple que puedas usar para jugar con el tablero, mira mi proyecto.

Cola de PowerSwitch

Para los proyectos de abridores de puertas de mi garaje, simplemente estaba usando un relé para "presionar" un botón, así que el relé simplemente cambió un circuito de bajo voltaje. Para algunos proyectos, querrá usar un microcontrolador para cambiar voltajes más altos, como el 110V (América del Norte) o el 220V (prácticamente en cualquier otro lugar) para la iluminación de su casa u otros aparatos comerciales. Puede cambiar esos niveles de voltaje con las soluciones que he mostrado hasta el momento en que muchos relés admiten el cambio de una amplia gama de voltajes (por ejemplo, los relés que se muestran en las Figuras 5 y 6 cambiarán hasta 250 VCA o 30 VCC), pero está tratando con voltajes más altos que pueden ser mortales para trabajar y cambiar drásticamente la solución de cableado que usará en su proyecto.

Para los escenarios de conmutación de alto voltaje, hay una solución simple que puede usar y que lo aísla de muchos de los problemas de seguridad que vienen con voltajes más altos. La solución se llama PowerSwitch Tail, y en la Figura 15 se muestra un proyecto de ejemplo que creé usando uno. PowerSwitch Tail (PT) es la caja negra con el cable de alimentación en funcionamiento.

Figura 15 - Proyecto PowerSwitch Tail

El PT es básicamente una caja que contiene un relé con su conexión conmutada cableada a través de uno de los conductores en un enchufe de alimentación de CA. Cuando se aplica un voltaje específico (normalmente entre 3V y 5V) a las conexiones de entrada en el PT (que se muestra con dos cables rojos conectados en la figura), el relé se activa y la corriente de CA pasa a través del cable de alimentación. Normalmente, el PT está cableado para NO operación, pero generalmente también puede configurarlo para la operación NC.

Para este proyecto en particular, usé un Adafruit Feather con un módulo de reloj en tiempo real (RTC) para controlar el relé PT, lo que me permite cambiar el control a un artefacto de iluminación utilizando la lógica codificada en la aplicación Feather. Puede encontrar el código fuente completo del proyecto aquí.

Desde el punto de vista de la codificación, ya ha visto el código que necesita para controlar el relé, se encuentra en la sección Pluma de Adafruit que se muestra anteriormente en el documento.

Validación del funcionamiento del relé

Mientras trabajaba con muchos de estos proyectos basados ​​en relés, me encontraba regularmente conectando un circuito simple de LED para poder ver rápida y fácilmente si el código de mi proyecto funcionaba correctamente. La mayoría de los relés hacen un clic audible cuando se activan, y la mayoría de los módulos de relé tienen un LED conectado a cada circuito de relé para que pueda saber de un vistazo si el relé está activado o desactivado. Sin embargo, no siempre es fácil escuchar el clic o ver claramente la luz indicadora. Además, con los módulos de 4 relés, los indicadores LED del módulo a veces se agrupan, por lo que es difícil saber qué LED es para qué relé.

Hago mucha carpintería en mi taller y, a medida que adquirí experiencia, aprendí rápidamente que los creadores exitosos usan plantillas para ayudarles a repetir tareas de manera consistente o incluso a realizar tareas singulares, pero complicadas, con precisión. Para mi trabajo de retransmisión, creé una plantilla de prueba que podía conectar a cada uno de mis proyectos mientras trabajaba en ellos y determinaba más fácilmente el estado de los relés de mi proyecto. La plantilla es básicamente una serie de LED conectados a una fuente de alimentación (3V CC servidos por dos baterías AA) con cada LED expuesto a través de dos cables abiertos. Cuando necesito probar un circuito de relé, conecto los cables de un LED a la conexión NC en uno de los relés (repitiendo según sea necesario dependiendo de cuántos relés esté usando), coloco un par de baterías en el soporte de la batería y empiezo a probar mi código. Cuando el relé se dispara, el LED se enciende o se apaga según el estado del relé.

La siguiente figura muestra el diagrama de cableado para la plantilla.

Figura 16 - Circuito de prueba de relé

Para mi implementación de esto, utilicé el Breadboard Adafruit Perma-Proto de tamaño mediano ya que tenía el tamaño correcto y me permitió ensamblar fácilmente el circuito. Las bobinas de los cables negro y rojo que se muestran conectadas a la esquina inferior derecha de la plantilla están ahí por si necesito usar esa fuente de alimentación de 3 V (las dos baterías AA) para algún otro aspecto del proyecto.

Conclusión

Es de esperar que le haya dado suficiente información general sobre los relés y su aplicación práctica (mediante el uso de módulos de relé, tableros adicionales y, por supuesto, código) para que pueda agregarlos a sus proyectos con éxito. Cuando trabaje con relés, asegúrese de que su relé esté clasificado tanto para el voltaje como para la corriente utilizada en su proyecto; no querría dejar salir el humo de un relevo por descuido. Hablando de descuido, cuando trabaje con circuitos de CA o circuitos de CC de alto voltaje, tenga mucho cuidado, ya que un error puede ser mortal, o al menos doloroso.



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