Как известно, Ардуино является логическим устройством, которое предназначено только для управления остальной части схемы. Это значит, что любую нагрузку выше 40 мА необходимо коммутировать и запитывать отдельно от платы. Реле позволяет подключать к Ардуино приборы, которые работают с высокими напряжениями и силой тока, и управлять их работой. В статье разберем, что такое реле, как использовать его в своих сборках и как им управлять с Ардуино.
Реле — что из себя представляет
Реле по своей сути является автоматическим выключателем, который меняет состояние выхода (то есть замыкает или размыкает цепь) при достижении определенных условий на входе. Принцип его работы заключается в том, что управляющий сигнал от источника, поступающий на вход реле, включает его, замыкая цепь с высокой нагрузкой.
Реле используется для коммутирования цепей с высокой нагрузкой, которые управляются от какого-либо логического устройства. Например, с его помощью Ардуино может управлять высокоточными цепями: лампами, обогревателями, моторами и т.п.
Для Ардуино-проектов чаще всего используют две вида реле: электромагнитное и твердотельное.
Электромагнитное реле
Электромагнитное реле — это электрическое устройство, которое механическим путем замыкает цепь при подаче сигнала от логического устройства. Состоит из электромагнитной катушки, подвижного якоря и переключателя.
Так выглядит простейшее реле:
При подаче тока на катушку, она притягивает якорь,замыкающий цепь. Электромагнитное реле можно интегрировать в цепь как с переменным, так и постоянным током.
Особенность механического контакта в том, что они могут «залипать» и при отключении реле цепь не размыкается. Также, такие реле громко щелкают, имеют сравнительно низкую скорость срабатывания (от 50 мс вплоть до 1 секунды).
Такие реле нельзя подключать напрямую к Ардуино из-за большого потребления и создаваемых им помех. Для Ардуино реле продаются уже с логической развязкой и диодом, защищающим плату от помех: 
Твердотельное реле
Основное отличие такого реле от электромагнитного, в том что состоит из полупроводников элементов, а не механических контактов. Его преимущества перед своим аналогом:
- долгий срок эксплуатации;
- быстродействие (<50 мс);
- бесшумное;
- низкое энергопотребление, а значит может быть запитан напрямую от Ардуино;
- стойкость к внешним воздействиям;
- не создает дугового разряда.
Из-за своего устройства, такое реле может быть только для переменного, либо постоянного тока.
Для подключения к Ардуино можно использовать либо отдельно реле:
либо модули на его основе:
Характеристики реле
При выборе реле, необходимо опираться на следующие характеристики:
- подключаемая нагрузка — переменный (AC) либо постоянный (DC) ток;
- коммутирующее напряжение — напряжение источника сигнала (для Ардуино 5V либо 12V);
- коммутируемое напряжение — напряжение цепи, которой мы хотим управлять;
- максимальный ток — максимально кол-во Ампер в управляемой цепи;
- высокий или низкий уровень: если реле высокого уровня, значит при отсутствии сигнала от Ардуино (LOW, 0), цепь будет разомкнута, а при поступлении сигнала (HIGH, 1) цепь замкнется. Для реле низкого уровня наоборот: LOW — цепь замкнута, HIGH — цепь разомкнута.
Подключение реле к схеме
Для примера, подключим электромагнитное реле к схеме с обычной лампочкой, питающейся от сети 220V.
Для этого понадобится:
Установить реле в разрыв одного из проводов, ведущей к лампе. Разрыв провода подключается к нормально разомкнутому (подписывается как NO) и общему (COM) контактам. Схема работы замыкания и размыкания:
Подключить реле к Ардуино
| Реле | GND (DC-) | VCC (DC+) | In |
| Ардуино | Реле и Ардуино раздельно запитываем от источника питания | 3 (или любой другой цифровой пин) | |
Для проверки работы подойдет классический скетч для мигания светодиодом:
|
На схеме это будет выглядеть примерно так:
Подключение модуля твердотельного реле принципиально не отличается. Разве что, контактов для соединения с нагрузкой у него только два, из-за отличного от электромагнитного реле принципа работы. При подключении «голого» твердотельного реле, минус подключается к GND, а плюс к цифровому пину.
Заключение
В статье разобрали, какие реле используются для Ардуино, их характеристики и как внедрить их в схему. Реле позволяет подключить высокоточные схемы к микроконтроллеру и управлять ими.
Этот способ удобен тем, что реле дешевы и всегда доступны, а их подключение не вызовет трудности даже у новичков. Реле позволяет подключить высокоточные схемы к микроконтроллеру и управлять ими.
