Arduino i Raspberry – sterowanie przekaźnikami

W tym artykule, przeznaczonym głównie dla początkujących, przypomnimy krótko, czym jest przekaźnik oraz omówimy różne możliwości sterowania rozmaitymi przekaźnikami za pomocą popularnych modułów Arduino, Raspberry Pi i podobnych. Omówimy możliwości, ale także problemy z tym związane.

W przeznaczonym dla nieco bardziej zaawansowanych artykule Moduł Arduino z przekaźnikiem i transoptorem omówione są niektóre problemy, jakie może napotkać nabywca taniego modułu z przekaźnikiem czy z kilkoma przekaźnikami. Natomiast w niniejszym artykule przedstawione są podstawy.

Co to jest przekaźnik?

Temat przekaźników jest bardzo obszerny, ale najprościej biorąc, przekaźnik to przełącznik, przełączany za pomocą elektromagnesu. Przykład przekaźnika z jednym zestykiem przełącznym pokazany jest na rysunku 1 (z Wikipedii, Bisgaard, Teslaton CC-BY-SA 3,0) Istnieje mnóstwo typów i odmian przekaźników, a ich cechą wspólną jest między innymi to, że elektromagnes, a konkretnie cewka przekaźnika (1) jest elektrycznie odizolowana od styków (3), a przełączanie zapewnia tak zwana kotwica (2). Podanie na cewkę napięcia i przepływ prądu powoduje przyciągniecie kotwicy i przełączenie styków.

Dla użytkownika największe znaczenie ma to, jaki może być maksymalny prąd styków i przełączane przez nie napięcie, a także jakim napięciem (i prądem) ma być zasilana cewka (elektromagnes) przekaźnika.

Rysunek 2 pokazuje fragment karty katalogowej tanich przekaźników NT73-2, dostępnych w sklepie BOTLAND. Maksymalny prąd przełączany to 5A do 20A, zależnie od warunków pracy (to odrębny, szeroki temat). Dla nas teraz jest ważne, że do działania cewka potrzebuje mocy kilkuset miliwatów. Jak widać, dostępne są trzy odmiany, o mocy pobieranej przez cewkę 0,36W, 0,45W i 0,8W. Zwróć uwagę, że cewka w wersjach 12-woltowych ma kilkaset omów, na pewno ponad 100 omów, natomiast wersje 3-woltowe mają cewki o rezystancji co najwyżej 25 omów.

Czym wyższe napięcie zasilania, tym mniejszy prąd pobiera cewka przekaźnika podczas pracy. Dla wersji 3-woltowej o rezystancji cewki 20Ω nominalny prąd działania wynosi 150mA. Odmiana 12-woltowa z cewką 320Ω pobiera niecałe 38 miliamperów. Dlatego unikamy stosowania przekaźników na napięcie 3 czy 3,3 V, dość często stosujemy przekaźniki 5-woltowe, a nadal bardzo często, w miarę możliwości 12-woltowe, w których prąd cewki jest jeszcze mniejszy.

Mniejsze przekaźniki, tak zwane sygnałowe, mają delikatne styki, które nie mogą przełączać ani dużych napięć, ani dużych prądów. Ale ich cewki podczas działania zwykle potrzebują mniej mocy.

Dostępne są też przekaźniki bardziej czułe, w których pracująca cewka pobiera dużo mniej mocy. Przykładem może być 1-amperowy przekaźnik V23026 z oferty TME, którego 12-woltowa wersja wymaga tylko 64mW mocy. To przekaźnik sygnałowy, który nie nadaje się do obwodów sieci 230V, bo maksymalne napięcie na stykach to tylko 125…150V. Na rysunku 3 czerwona strzałka pokazuje błąd w oryginalnej karcie katalogowej: przy napięciu 12V i rezystancji cewki 2250 Ω prąd nominalny to tylko 5,3mA, a moc to nie 34mW, tylko 64mW.

Istnieją też specjalizowane przekaźniki o dużo mniejszej mocy sterowania. Fotografia 4 pokazuje przekaźnik pomiarowy Struthers-Dunn, którego cewka do zadziałania wymaga tylko 12 miliwatów mocy!

(…) ciach!

To jest tylko początek, zapowiedź artykułu, którego pełna wersja ukazała się z numerze czerwcowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 6/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 6/2023 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (Cappuccino = 10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – CAPPUCINO (10zł),
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery mam wysłać na podany adres e-mailowy.