Come collegare un relè ad Arduino

Come da titolo, in questo articolo vedremo come collegare un relè 12V ad Arduino. In un precedente articolo abbiamo descritto come è possibile accendere e spegnere o più in generale azionare un qualsiasi apparecchio con dei relè collegati ad Arduino insieme ed un ricevitore infrarossi con relativo telecomando infrarossi. Vediamo quali sono i componenti che ci servono per collegare un relè ad Arduino.

interno_relay

Il relè, un dispositivo elettrico che viene azionato da un elettromagnete, ovvero una bobina che se alimentata con la giusta tensione(tecnicamente si dice che viene eccitata), unisce o meno due contatti elettrici che si trovano sul nostro relè, andando così ad aprire/chiudere il circuito che ci stà collegato ad esso; oltre ai contatti della bobina in un relè, troviamo almeno altri 3 contatti che sono i contatti dove andremo a collegare la parte del circuito che andremo ad interrompere che sono:
NC , C, NO che sono rispettivamente Normalmente Chiuso, Comune, Normalmente Aperto, ovviamente tale “configurazione” (tranne il C “comune” che rimane tale) è riferita a relè diseccitato ovvero in stato di riposo, quando la bobina non è alimentata, invece a relè eccitato (e quindi bobina alimentata) NC diventerà NO ed NO diventerà NC.

Di relè ne possiamo distinguere varie tipologie, da scegliersi in base all’utilizzo, nel nostro caso si tratta di un relè monostabile.
Monostabile perché? Perché cambia stato e lo mantiene finché rimane eccitato, dopodiché torna nella posizione di riposo, che come dicevamo prima, se è normalmente aperto (NO=i contatti non si toccano) quando è “diseccitato”, e cioè che i contatti non si toccano , otteniamo invece il contrario quando sarà eccitato ottenendo quindi lo stato inverso (NC=i contatti si toccano).

Arduino da solo però non può pilotare direttamente un relè 12V ma nemmeno a 5V quello che conta in realtà è la corrente, perché Arduino riesce ad erogare dai suoi pin max 40mA (almeno per quanto riguarda le boards con ATmega328) quindi non è sufficiente per poter alimentare la bobina del relè che ne assorbe di più,
infatti se provassimo a collegare direttamente il relè, Arduino finirebbe per diventare un pollo arrosto, ci sono altri motivi a dirla tutta, anche se si trattasse di una bobina da 40mA il collegamento diretto non potrebbe aver luogo comunque, per le extratensioni che verrebbero a generarsi ai capi della bobina del relè….. quindi è meglio non provarci!!!!

Per ovviare a questo, abbiamo bisogno di un circuito di pilotaggio o più in generale abbiamo bisogno di un driver: un transistor, due resistenza ed un diodo.

transistor_schema

 

Il transistor al giorno d’oggi è uno dei componenti più importanti dell’elettronica, se pensate solo al fatto che i processori dei nostri computer sono composti da milioni di transistor, abbiamo già detto tutto.
Si tratta di un dispositivo a stato solido composto da semiconduttori, il suo funzionamento è basato su quello della giunzione P-N e possiamo distinguere due casi, PNP o NPN.
Il transistor è formato da tre piedini collettore, emettitore e base.
Viene impiegato principalmente in due modi, come amplificatori di segnali elettrici o come interruttori elettronici comandati da segnali elettrici.

Quindi perché dobbiamo usare un transistor?!?

Perché fungerà da interruttore tra Arduino ed il relè a 12V o in generale qualsiasi tensione nel rispetto del carico massimo tollerato dal relè.
Quello che faremo al transistor sarà mandarlo in saturazione o interdizione il transistor, sfruttando appunto questa sua caratteristica da interruttore per eccitare il relè.
Basterà quindi variare la tensione sulla base del transistor tramite un’uscita digitale di Arduino per mandare in saturazione, lasciando così scorrere la corrente, mentre quando setteremo l’uscita digitale a LOW il transistor andrà in interdizione interrompendo il flusso di corrente, in questo modo saremo in grado di alimentatore o meno il nostro relè senza rovinare la nostra scheda Arduino.

Questo è lo schema per collegare un relè 12V ad Arduino:

collegamento_arduino_relay

nello schema notiamo anche il diodo in parallelo alla bobina del relè, con il catodo verso il polo positivo, è contropolarizzato.
Perché il diodo? Essendo la bobina del relè un carico induttivo, nel momento in cui andremo a dare/sottrarre la tensione applicata ai sui capi, si generano dei fenomeni, stiamo parlando di extracorrenti di apertura e tensioni di segno inverso, che andrebbero a danneggiare il transistor essendo un componente che non tollera tensioni elevate e di segno opposto a quello richiesto, il diodo essendo polarizzato inversamente andrà subito in conduzione scongiurando così la rottura del transistor.

In fine notiamo le due resistenze, una tra la base del transistor e l’uscita digitale di Arduino che serve per limitare l’intensità di corrente che andrà a circolare appunto nella base, mentre la seconda collega la base del transistor verso massa e viene detta resistenza di pull-down questa per eliminare fluttuazioni di corrente e, forzare un determinato stato logico in un punto, nel nostra caso LOW.

Terminiamo con il link all’articolo citato all’inizio, dove viene accesa un lampada tramite l’uso di relè a 12V.

Buon lavoro e alla prossima.

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