Relé-modul – 2-csatorna, optocsatolt (polarítás állítható; 5V)

Leírás

Ha egy mikrokontrollerrel két külön fogyasztót szeretnénk kapcsolni, előbb-utóbb eljutunk ahhoz a ponthoz, ahol a vezérlő kimenete már nem maga végzi a kapcsolást. Az Arduino vagy más vezérlő csak megmondja, hogy mi történjen, a tényleges terhelést pedig átadjuk egy megfelelő kapcsolóelemnek. Erre való a Relé-modul – 2-csatorna, optocsatolt, polaritás állítható, 5 V.

A panel két egymástól független relécsatornát tartalmaz. Mindkettőnél külön eldönthető, hogy magas vagy alacsony logikai szintre húzzon meg a relé. Ez elsőre apróságnak tűnik, de beüzemeléskor nagyon is számít. Ha például a vezérlő egyik kimenete induláskor magas szinten van, nem mindegy, hogy ettől azonnal bekapcsol-e a hozzá kötött fogyasztó.

A relék COM, NO és NC érintkezőket adnak, tehát nemcsak egyszerű be-ki kapcsolást lehet készíteni. Azt is megválaszthatjuk, hogy a kapcsolt áramkör nyugalmi állapotban legyen zárt, vagy csak a relé meghúzásakor kapjon kapcsolatot.

A modul 5 V-os tápellátást igényel. Ha mindkét relé egyszerre meghúz, a panel maximális áramfelvétele 140 mA. Ez már olyan adat, amit a tápegység kiválasztásakor nem érdemes félretenni azzal, hogy “két kis relé úgysem fogyaszt sokat”.

Hol van a helye a rendszerben?

Vegyünk egy egyszerű műhelypéldát. Van egy Arduino, amely hőmérsékletet mér. Egy bizonyos érték felett el kell indítania egy ventilátort, egy másik feltételnél pedig fel kell kapcsolnia egy jelzőfényt. A vezérlőprogram ezt könnyen eldönti. A GPIO-kimenet viszont nem arra való, hogy közvetlenül motort, lámpát vagy mágnesszelepet tápláljunk róla. Itt kerül közéjük a relémodul. Az Arduino kimenete a relémodul vezérlőbemenetét kezeli. A terhelés árama közben a relé érintkezőin keresztül folyik, nem a mikrokontroller lábán. Ezt a két oldalt érdemes fejben is különválasztani: van egy vezérlőoldal és van egy kapcsolt áramkör.

Mivel két relécsatorna áll rendelkezésre, két külön feladatot lehet ugyanarról a panelről kezelni. Az egyik relé például kapcsolhat ventilátort, a másik világítást, szelepet vagy egy másik kisfeszültségű áramkört.

Így működik a gyakorlatban

A modul 5 V tápfeszültséget kap. Az IN1 az első, az IN2 a második relécsatornát vezérli. Mindkét csatornánál külön beállítható, hogy a relé HIGH vagy LOW logikai szintre reagáljon. Gondoljunk erre úgy, mintha azt mondanánk a modulnak: “akkor kapcsolj, amikor a bemenet magas”, vagy éppen azt, hogy “akkor kapcsolj, amikor alacsony”. Ez azért hasznos, mert nem minden vezérlő és nem minden program indul ugyanolyan kimeneti állapottal. Ha a jumper és a program logikája nincs összhangban, könnyen úgy tűnhet, mintha a relé fordítva működne.

A kimeneti oldalon minden csatornához három kapocs tartozik: COM, NO és NC. A COM a közös érintkező. Nyugalmi helyzetben a COM és az NC között van kapcsolat. Amikor a relé meghúz, a közös érintkező átvált, és a COM az NO érintkezőhöz kapcsolódik. Ebből rögtön két alapkapcsolás adódik. Ha azt szeretnénk, hogy a fogyasztó alaphelyzetben kikapcsolt legyen, általában a COM és NO kapcsokat használjuk. Ha viszont nyugalmi helyzetben kell zárt áramkör, akkor a COM és NC pár lesz a megfelelő.

Az optocsatolt bemeneti kialakítás a vezérlőoldali illesztés része. Ettől azonban önmagában még nem következik, hogy bármilyen bekötés mellett teljes galvanikus leválasztást kapunk. A tényleges leválasztást mindig a teljes táp- és bekötési kialakítás határozza meg.

Hol jön jól igazán?

• Arduino vagy más mikrokontroller két külön kisfeszültségű fogyasztójának kapcsolásánál.
• Két ventilátor, lámpa vagy jelzőáramkör egymástól független vezérlésénél.
• Kisfeszültségű mágnesszelep kapcsolásánál, ha a terheléshez szükséges védelem és megfelelő áramtartalék is megvan.
• Olyan automatizálásban, ahol az egyik kimenetnek alaphelyzetben nyitottnak, a másiknak alaphelyzetben zártnak kell lennie.
• Oktatási projektben, ahol a COM, NO és NC érintkezők működését szeretnénk kézzelfoghatóan megmutatni.
• Olyan vezérlésben, ahol az egyik csatorna HIGH, a másik pedig LOW aktív logikát igényel.

Mire kell figyelni beüzemeléskor?

Ezt nézd meg, mielőtt döntesz

• Az első kérdés egyszerű: milyen táp áll rendelkezésre a rendszerben?
• Ez a modul 5 V-os. Ha már eleve van stabil 5 V a vezérlésben, jól illeszkedik ebbe a környezetbe. Ha viszont az egész rendszer 12 vagy 24 V segédtápról működik, akkor sokszor egyszerűbb eleve az ahhoz készült reléváltozatot választani, mint külön feszültségátalakítót beépíteni.
• A második kérdés a vezérlési logika. A csatornánként állítható HIGH és LOW aktiválás akkor válik igazán érthetővé, amikor az első bekapcsolásnál valamelyik relé pont ellenkezőleg működik, mint amire számítottunk. Ilyenkor nem feltétlenül a program rossz – előbb nézzük meg, hogyan áll a jumper.
• A harmadik a kapcsolandó terhelés.
• A relé burkolatán szereplő 250 V / 10 A értéket könnyű félreérteni. Ez nem egyenlő azzal, hogy bármilyen 10 A-es fogyasztó gond nélkül kapcsolható. Egy izzólámpa, egy fűtőellenállás, egy motor és egy mágnesszelep egészen másképp viselkedik kapcsoláskor.
• Induktív terhelésnél különösen fontos a tartalék, mert a motor vagy tekercs nemcsak a névleges áramával terheli az érintkezőket. Bekapcsoláskor nagyobb indulóáram, kikapcsoláskor pedig feszültséglökés jelentkezhet.

Amikor nem ez lesz a jó megoldás

• Ha közvetlenül 230 V-os hálózati feszültséget szeretnél kapcsolni, ne ezt a panelt használd, mert erre nincs bevizsgálva.
• Ha gyors PWM-vezérlés kell, az elektromechanikus relé nem megfelelő kapcsolóelem. Ilyen feladathoz MOSFET-es vagy más félvezetős megoldás való.
• Ha a relének nagyon sűrűn, akár másodpercenként többször kellene kapcsolnia, az elektromechanikus érintkezők kopása miatt más technológiát érdemes választani.
• Ha 12 vagy 24 V-os táp áll rendelkezésre, célszerű az adott tápfeszültséghez készült relémodult keresni.
• Nagy indulóáramú motor, kompresszor vagy erősen induktív terhelés esetén ne csak a relére írt névleges áramértéket nézd – a kapcsolási igénybevétel ilyenkor sokkal nagyobb lehet.

Egy apró tipp a gyakorlatból

Amikor egy relé “fordítva működik”, ne rögtön a programban kezdj el sorokat átírni. Előbb nézd meg a HIGH/LOW választó beállítását.

Ez az a hiba, amivel kezdőként könnyű fél órát eltölteni: a kód logikája jó, a bekötés jó, a relé is működik – csak éppen az aktív szint van másképp beállítva.

Ugyanez igaz a kimeneti oldalra. Ha egy fogyasztó már akkor működik, amikor a relé még nyugalomban van, nézd meg, nem az NC érintkezőre kötötted-e. Sokszor nem hibát keresünk, hanem egyszerűen a relé pontosan azt csinálja, amit a bekötés kér tőle.

Műszaki jellemzők

Dokumentáció

• Az “Élet nevében!” relévizsgálat
  A relémodullal hálózati kontaktoron keresztül javasolt nagy terhelést kapcsolni.

Csomag

• 1 db Relé-modul – 2-csatorna, optocsatolt, polaritás állítható, 5 V