Μάθημα 8 - Έλεγχος Συσκευής με Ρελέ

 

β1: 

β2: 

Στόχοι μαθήματος:

• Να κατανοήσουμε τη λειτουργία του ηλεκτρομηχανικού ρελέ.

• Να συνδέσουμε και να ελέγξουμε ένα ρελέ με το Arduino.

• Να συνδυάσουμε το ρελέ με τον αισθητήρα θερμοκρασίας DHT11.

• Να δημιουργήσουμε έναν αυτόματο θερμοστάτη.

 Τα project που δημιουργήσαμε στην τάξη (δεν δημιουργήθηκε κάποιο project στο Tinkercad, διότι το ρελέ που διαθέτει έχει διαφορετικό τρόπο σύνδεσης από το ρελέ που είχε το kit μας):

Project 1:  

Συνδέσαμε .  

Project 2: 

Εδώ θα βρείτε το project 2 που κάναμε στην τάξη

 

Επισημάνσεις μαθήματος 

1. Το ρελέ JQC3F είναι ένα μικρό ηλεκτρονικό εξάρτημα που λειτουργεί σαν διακόπτης… με τηλεχειρισμό! Δηλαδή, μπορείς να του δώσεις εντολή από ένα μικροελεγκτή (π.χ. Arduino) και εκείνο με τη σειρά του ανοίγει ή κλείνει ένα κύκλωμα που αντέχει πολύ μεγαλύτερη τάση και ρεύμα. Με λίγα λόγια, με ένα σήμα 5V ελέγχεις συσκευές που απαιτούν περισσότερα βολτ (π.χ. 9V ή 12V ή 24V, όπως λάμπες, μοτέρ κτλ). Το συναντάς συχνά σε αυτοματισμούς σπιτιού, συστήματα ασφαλείας και ρομποτικές κατασκευές, γιατί είναι φτηνό, αξιόπιστο και αντέχει αρκετά. 

2.  Τα pin του ρελέ JQC3F φαίνονται στην παρακάτω εικόνα. Επειδή υπάρχουν διάφοροι τύποι του ρελέ αυτού με λίγο διαφορετική σειρά εμφάνισης των pin, η εικόνα δείχνει ένα τύπο ρελέ που συμπίπτει με αυτόν που έχουμε στο kit με το οποίο δουλεύουμε. 

Δεξιά στην εικόνα διακρίνουμε τρία pin: αυτό που φαίνεται κάτω με το σύμβολο "S" συνδέεται με κάποιο pin του Arduino από τα 13 - 2 (π.χ. το pin 4). Το μεσαίο με το σύμβολο "+" συνδέεται με τα 5V και αυτό που φαίνεται πάνω με το σύμβολο "-" συνδέεται με το GND. Με λίγα λόγια αυτά τα τρία pin συνδέονται με το μικροεπεξεργαστή (arduino). 

Αριστερά διακρίνουμε τρεις εξόδους. Η πρώτη έχει το σύμβολο "NC" που προέρχεται από τα αρχικά γράμματα της φράσης "Normally Closed" που σημαίνει "κανονικά κλειστός". Η μεσαία έχει το σύμβολο "C" ή "COM" και η τρίτη έχει το σύμβολο "NO" που προέρχεται από τα αρχικά γράμματα της φράσης "Normally Open" που σημαίνει "κανονικά ανοικτός".  

 

3. Φανταστείτε ότι έχετε ένα απλό κύκλωμα που αποτελείται από μια μπαταρία, ένα λαμπάκι και διακόπτη, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. 

Κάθε φορά που κλείνουμε το διακόπτη το λαμπάκι ανάβει και κάθε φορά που ανοίγουμε το διακόπτη το λαμπάκι σβήνει. Φανταστείτε τώρα ότι αντικαθιστούμε το διακόπτη με ένα άλλο ηλεκτρικό στοιχείο που λειτουργεί αυτόματα, χωρίς να χρειάζεται εμείς να πιάσουμε το διακόπτη για να τον ανοίξουμε ή να τον κλείσουμε. Αυτό το ηλεκτρικό στοιχείο που παίζει το ρόλο του αυτόματου διακόπτη είναι το ρελέ. 

Το video που ακολουθεί δείχνει τι συμβαίνει στο εσωτερικό του ρελέ, όταν λειτουργεί. 

 

Όπως σημειώσαμε παραπάνω για τον τρόπο σύνδεσης του ρελέ, τα τρία pin συνδέονται με το μικροεπεξεργαστή. Το ένα από αυτά τα pin συνδέεται με κάποιο από τα pin 3 - 13 του μικροεπεξεργαστή. Ας πούμε ότι συνδέεται στο pin 4. Ο μικροεπεξεργαστής στέλνει ένα ηλεκτρικό σήμα μέσω του pin 4 στο ρελέ. Αυτό το ηλεκτρικό σήμα περνάει στο τυλιγμένο καλώδιο (πηνίο - coil) που υπάρχει στο εσωτερικό του ρελέ. Το πηνίο όταν διαρρέεται από αυτό το ρεύμα λειτουργεί ως μαγνήτης, οπότε έλκει τη μπίλια (steel ball) η οποία ακουμπά στο πηνίο. Αυτή η κίνηση της μπίλιας αντιστοιχεί με το άνοιγμα και το κλείσιμο ενός διακόπτη. Μάλιστα όταν ενεργοποιείται το ρελέ ακούγεται ένα χαρακτηριστικό "κλακ", το οποίο οφείλεται στο χτύπημα της μπίλιας πάνω στο πηνίο. 

Με βάση τα παραπάνω μπορούμε να καταλάβουμε τι σημαίνουν τα αρχικά NO και NC των εξόδων του ρελέ. Το ΝΟ όπως είπαμε παραπάνω σημαίνει "Normally Open", δηλαδή "Κανονικά Ανοικτό", ενώ το "NC" σημαίνει "Normally Closed", δηλαδή "Κανονικά Κλειστό". Αν συνδέσουμε τη συσκευή που έχουμε με το ρελέ στα άκρα του "ΝΟ" και "COM", τότε όταν το ρελέ δε λειτουργεί ή με άλλα λόγια δεν λαμβάνει κάποιο σήμα από το μικροεπεξεργαστή, τότε ως διακόπτης είναι ανοικτός. Αυτό σημαίνει ότι η συσκευή μας δεν θα διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Μόλις όμως το ρελέ λάβει το ηλεκτρικό σήμα από το μικροεπεξεργαστή, τότε ως διακόπτης που είναι κλείνει και η συσκευή μας διαρρέεται από ρεύμα και λειτουργεί. Από την άλλη το αντίθετο συμβαίνει αν συνδέσουμε τη συσκευή μας το το "NC" και "COM". Συγκεκριμένα, πριν πάρει το σήμα από το μικροεπεξεργαστή το ρελέ ως διακόπτης είναι κλειστός και όταν λάβει το σήμα ανοίγει.  

 

 

Εργασίες για το σπίτι (Tinkercad ή πραγματικό kit): 

Εδώ θα βρείτε τις εργασίες του μαθήματος.  

 

Εργασίες για το σπίτι για τους μαθητές που δεν μπορούν να κάνουν τις εργασίες στο Tinkercad ή με πραγματικό kit: 

Εδώ θα βρείτε την προτεινόμενη εργασία