注：すべてのOSOYOO製品は、ARDUINOコンテンツと完全に互換性のある第三者ボードです。

コンテンツ

  1. はじめに
  2. 準備
  3. 2チャンネルリレーモジュールについて
  4. 例
  5. 接続
  6. スケッチのアップロード
  7. プログラム実行結果

はじめに

リレーは電気的に作動するスイッチである。多くのリレーは電磁石を使ってスイッチを機械的に作動させますが、ソリッドステート・リレーなど他の作動原理も使われます。リレーは、別の低電力信号で回路を制御する必要がある場合や、1つの信号で複数の回路を制御する必要がある場合に使用されます。

このレッスンでは、2チャンネルリレーモジュールの仕組みと、Osoyoo Unoボードを使って高電圧デバイスを制御する方法を紹介します。

準備

ハードウェア

ソフトウェア

2チャンネルリレーモジュールについて

概要

本製品は5V 2チャンネルリレーモジュールボードです。マイコン（Raspberry Pi、Arduino、8051、AVR、PIC、DSP、ARM、MSP430、TTLロジック）で直接制御できます。マイクロコントローラベースのプロジェクト、リモートコントローラ、ランプオンオフ、TTLまたはCMOSレベルの電圧を印加して絶縁された大電流と高電圧のスイッチングを必要とする回路などのアプリケーションに非常に便利なプロジェクトです。

特長

Pins Out

入力

1×4（2.54mmピッチ）のピンヘッダで電源（5Vと0V）と2つのリレーを制御します。ピンはPCB上にマークされている：

ボードの「リレー側」に5Vを供給するための2つ目の1×3（2.54mmピッチ）ピンヘッダがあります。出荷時には、このヘッダーにジャンパーがあり、1×4ピンヘッダーの5V信号を選択してリレーに電源を供給します。デフォルトの動作では、このジャンパを変更しないでください！

1×3ピンヘッダのピンはPCB上にマークされています：

光絶縁が必要な場合は、絶縁された5V電源を使用する必要がある。通常の動作では、ピン 1 とピン 2 の間のジャンパーが、1×4 ピンヘッダからの 5V 信号を選択する。これは、「入力側」と「リレー側」の両方が同じ5V電源を使用し、光絶縁がないことを意味します。

出力

2チャンネル・リレー・モジュールは、直列スイッチのように考えることができる： 2つのノーマルオープン(NO)、2つのノーマルクローズ(NC)、2つのコモンピン(COM)。

回路図

リレーの仕組み

リレーの動作は、以下に示す図を説明することでよりよく理解することができます。

リレーには5つの部品があります：

1. 電磁石 – 巻線によって巻かれた鉄心で構成されています。電気を流すと磁気を帯びます。そのため電磁石と呼ばれる。

2. アーマチュア – 可動式の磁気帯をアーマチュアと呼びます。コイルに電流が流れると磁界が発生し、ノーマルオープン（N/O）、ノーマルクローズ（N/C）を開閉します。アーマチュアは直流(DC)でも交流(AC)でも動かすことができます。

3. スプリング – 電磁石のコイルに電流が流れないとき、スプリングがアーマチュアを引き離し、回路が完成しないようにします。

4. 電気接点 – 2つの接点があります：

リレーが作動しているときは接続され、作動していないときは切断される。

通常クローズ – リレー作動時には接続されず、非作動時には接続される。

5. モールドフレーム – リレーは保護のためプラスチックで覆われている。

原理

図はリレーの内部断面図である。鉄心を制御コイルが取り囲んでいる。図のように、電源は制御スイッチを介して電磁石に与えられ、接点を介して負荷に与えられる。制御コイルに電流が流れ始めると、電磁石に通電が始まり、磁界が強まります。その結果、上側の接点アームが下側の固定アームに引き付けられ始め、接点が閉じて負荷への電力が短絡される。一方、接点が閉じた時点ですでにリレーが非通電であった場合、接点は逆に動き、開回路となる。

コイル電流がオフになると同時に、可動アーマチュアは力によって初期位置に戻される。この力は磁力の半分の強さにほぼ等しい。この力は主に2つの要因によってもたらされます。バネと重力です。

リレーは主に2つの基本的な動作のために作られている。ひとつは低電圧用、もうひとつは高電圧用である。低電圧用途では、回路全体のノイズを低減することが優先されます。高電圧用途では、主にアーク放電と呼ばれる現象を抑えるように設計されています。

高電圧警告

このレッスンを続ける前に、高電圧を使用することをここで警告しておきます。高電圧は、誤った使い方や不適切な使い方をすると、重傷を負ったり死亡したりする恐れがあります。そのため、作業には十分注意してください。

例

2チャンネルリレーを制御するためにボードを使用する場合

この例では、2chリレーの信号端子にLowレベルが供給されると、リレーのLEDが点灯する。それ以外は消灯する。信号端子にHighとLowのレベルが周期的に供給されると、LEDが点灯と消灯を繰り返すのがわかる。

接続

下図のように回路を組む：

コード・プログラム

上記の操作が完了したら、USBケーブルを使用してボードをコンピューターに接続します。Arduino IDEを開き、プロジェクトに対応するボードタイプとポートタイプを選択します。次のスケッチをボードにロードします。

//the relays connect to int IN1 = 2; int IN2 = 3; #define ON 0 #define OFF 1 void setup() { relay_init();//initialize the relay } void loop() { relay_SetStatus(ON, OFF);//turn on RELAY_1 delay(2000);//delay 2s relay_SetStatus(OFF, ON);//turn on RELAY_2 delay(2000);//delay 2s } void relay_init(void)//initialize the relay { //set all the relays OUTPUT pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); relay_SetStatus(OFF, OFF); //turn off all the relay } //set the status of relays void relay_SetStatus( unsigned char status_1, unsigned char status_2) { digitalWrite(IN1, status_1); digitalWrite(IN2, status_2); }

実行結果

アップロードが終了してから数秒後、LEDが点灯と消灯を繰り返すのが見えるはずである。