Il relè è un dispositivo elettrico, per la precisione elettromeccanico, formato da un elettrocalamita e da vari contatti meccanici.
Il funzionamento è molto semplice, quando premiamo il pulsante che lo comanda, mandiamo corrente alla bobina che forma l’elettrocalamita, questa si eccita ed attira a se una lamella metallica che chiude un circuito permettendo quindi il passaggio di corrente, alla successiva pressione del pulsante secondo il tipo di relè, si può avere l’apertura del circuito e quindi la conseguente interruzione della corrente, oppure lo switch ad un’altra uscita del relè, classico esempio sono i relè che gestiscono i faretti di casa, ad una pressione accendiamo una parte di questi, alla successiva si spengono e si accendono i restanti, alla terza pressione si accendono tutti e poi si spengono.
Una piccola precisazione prima di continuare, volutamente non parlerò di dispositivi alimentati con la corrente a 220V, visto la pericolosità che comporta nel lavorare con certe tensioni.
Detto questo passiamo a parlare dei relè idonei per Arduino, questi normalmente vengono comandati con basse tensioni e possono essere di tre tipi:
- Relè a tempo: La commutazione dei contatti viene ritardata di un determinato tempo rispetto all’alimentazione della bobina.
- Relè Normali: La commutazione avviene finché la bobina è alimentata.
- Relè ad impulsi: La commutazione avviene dopo che la bobina è stata alimentata per un breve periodo, la commutazione dei contatti varia ad ogni nuova alimentazione della bobina.
A prescindere dal tipo, tutti i relè hanno in comune delle caratteristiche tecniche:
- Caratteristiche elettriche della bobina (tensione di alimentazione, resistenza e corrente elettrica).
- Caratteristiche elettriche dei contatti (Massima tensione e massima corrente sopportata).
Essendo la bobina un pezzo di ferro in cui è avvolto del filo elettrico, questa ha un resistenza molto bassa, di conseguenza l’assorbimento di corrente sarà alto, valori troppo alti per Arduino.
Per ovviare al problema, ma in generale per collegare ad Arduino componenti che richiedono molta corrente, si collega tra questi ed Arduino un transistor bipolare.
Questo non è altro che un componente con tre piedini, uno di questi chiamato base, ha il compito di controllare il flusso di corrente che passa tra collettore ed emettitore.
Nello schema odierno il transistor verrà usato nei due casi limiti, in interdizione cioè in modalità interruttore aperto, quando dalla base non si ha ingresso di corrente; ed in saturazione quando dalla base entra corrente nel transistor, questo provoca la chiusura del circuito con il passaggio di corrente tra collettore ed emettitore.
La foto sopra è un esempio di collegamento, come si può vedere vi sono due fonti di alimentazione, una è quella di Arduino che serve a dare corrente al transistor che a sua volta alimenterà la bobina del relè, mentre l’alimentatore esterno fornirà corrente alla lampadina.
Il funzionamento dello schema è molto semplice, quando il pin 1 è in posizione LOW la bobina non sarà alimentata e quindi il circuito risulta aperto, quando il pin passa in modalità HIGH la bobina viene alimentata il circuito si chiude e la lampadina verrà alimentata dall’alimentatore esterno.
Analizziamo meglio lo schema di collegamento.
Il pin di Arduino è collegato tramite due resistenze alla base del transistor, in precedenza io no le ho messe perché non sono necessarie, ma consigliate.
L’emettitore è collegato alla massa ed in fine il collettore del transistor è collegato ad un pin della bobina, l’altro pin della bobina è collegato ai 5V di Arduino.
Lo schema si completa con in diodo (solitamente si usa il tipo 1n4007), che ha la funzione di bloccare le correnti spurie o sovratensioni generate dalla bobina.
Lo schema sopra è uno schema generico di collegamento in caso si usa un relè con una bobina da 5V alimentata a 5V, ma se vogliamo usare lo stesso relè ma con un’alimentazione da 12 o più Volt?
Basta calcolare la resistenza da mettere tra l’alimentatore ed il relè.
Ecco il procedimento da fare per calcolare la resistenza:
- Calcoliamo la resistenza della bobina:
Volt bobina/mA bobina
Supponiamo che la nostra bobina sia 5V e 100mA, avremo:
5V/100mA = 5/0,1 A = 50Ω - Ora calcoliamo la resistenza necessaria per far scorrere 100mA nella bobina con una tensione ad esempio 12V:
12V/100mA= 12/0,1 = 120Ω - Quindi sapendo la resistenza della bobina 50Ω calcolo la resistenza da mettere in serie tra alimentazione e bobina:
120Ω – 50Ω = 70Ω
Avendo il valore della resistenza modifico lo schema precedente:
La resistenza da 70Ω, io scrivo il valore matematico ma voi usate la resistenza con il valore commerciale superiore, porta ad un calo di tensione di circa 7V permettendo alla bobina del relè di funzionare a 5V e 100mA
Questo è lo schema base ed il principio di funzionamento con Arduino, ma in commercio esistono basette già assemblate con relè, transistor e tutto il necessario, in cui occorre solamente collegare l’alimentazione ed Arduino.
In un successivo tutorial vedremo come creare un piccolo sketch per vedere il funzionamento.
Nella pagina sono presenti link di affiliazione su cui si ottiene una piccola quota dei ricavi, senza variazioni dei prezzi.