Arduino y control electromecánico

Fundamentos

Arduino es una placa microcontrolador open hardware por lo que su diseño es de libre distribución y utilización, que incluso podemos construirnos nosotros mismos. Para programar la placa es necesario descargarse de la página web de Arduino el entorno de desarrollo (IDE). Se dispone de versiones para Windows y para MAC, así como las fuentes para compilarlas en LINUX. En el caso de disponer de una placa con conexión por USB es necesario instalar los drivers FTDI. Estos drivers vienen incluidos en el paquete de Arduino mencionado anteriormente. Existen en la web versiones para distintos sistemas operativos.

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Descargar: ABC de la Mecatrónica (Steren)

 

Descargar: Arduino Bots, Open Hardware and Software

Control Electromecánico

Un relay es un interruptor mecánico grande. Ese interruptor está activarse o desactivarse por la activación de una bobina . En el interior del relay son dos paletas hechas de metal. Una paleta está hecha de un material ferroso como el acero y es libre de moverse. La otra paleta es de cobre y estacionaria. Cuando estas paletas se tocan (el estado del interruptor cerrado), son capaces de permitir una gran cantidad de energía a fluir como 30A @ 240VAC.
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La otra mitad del relay se llama la bobina. Esto es básicamente un pequeño electroimán. Si envía corriente a través de la bobina, se crea una fuerza magnética, que tira de la paleta de acero haciendo que se mueva ( flip ) y toque la paleta de cobre – como si accionó un interruptor de la luz. La bobina requiere una pequeña cantidad de energía (5VDC @ 80mA) . Así que el control de la bobina de baja potencia nos permite controlar bastante corriente eléctrica, tanto para controlar un motor de corriente continua DC, o una lámpara, tostadora o licuadora de corriente alterna AC.

Si necesita 10A @ 240VAC, no utilice un relay nominal para 10 A a 240 VCA, en lugar de ello utiliza uno más grande (como 30A a 240 VCA ). Recuerda, potencia = corriente multiplicado por voltaje, por lo que un relay de 30A @ 220V puede manejar hasta 6,000W.

 

Cómo seleccionar Relays – Todo es cuestión de energía.

Cuando usted está seleccionando un relé para conectar a tu Arduino debe tener en cuenta
a) la potencia (voltaje y corriente) de lo que quiere para encender y apagar y
b) la potencia (tensión y corriente) requerida para accionar el relé (es decir, para energizar la bobina del relé)

La selección del relé basado en lo que usted quiere encender y apagar.

 

  1. i) el relé Reed para la conmutación de baja tensión y dispositivos de baja corriente
    ii) interruptores FET para la conmutación de 30V a 60V DC voltajes y hasta 20Amps.
    iii) relé de 110V y 240V para conmutar dispositivos de red
    iv) los interruptores de estado sólido para la red de conmutación dispositivos alimentados.

Reed Relés

Relés Reed son pequeños relés de baja potencia adecuados para la conmutación <100 V en corriente <0.5Amps. Mientras diseños varían, el total de alimentación conmutada es generalmente menos de 10 VA (voltios x amperios <10). Ejemplos de factor de forma IC relés de lámina son relés TRR-1A y Tecnología COTO – 8L01-05-001

 

Relés de potencia

La mayoría de los módulos de relé vendidos para conectarse a Arduino son relés de potencia y están clasificados para  110V o 240V. Las calificaciones deben ser impresos en la caja del relé.
Observe que el voltaje máximo de CC que se maneja es mucho menos entonces la evaluación de AC. Este es el tipo de relé tendrá que usar de la red de conmutación dispositivos alimentados. Estos relés se encargará de controlar la mayoría de los dispositivos utilizados en los hogares, excepto los más de mayor consumo eléctrico como los aparatos de calefacción, estufas, motores. Asegúrese de que el VA (Voltios x Amperios) del dispositivo se cambia de encendido / apagado es menor que la del relé.

Un último punto, los relés de potencia comúnmente utilizan contactos de aleación de plata y no son aptas para la conmutación de corrientes muy bajas como cambiar las entradas digitales de Arduino.Si sólo está cambiando unos pocos miliamperios (es decir, <10mA), por ejemplo, poniendo un relé a través de una puerta de garaje pulsador de baja tensión, se debe utilizar un relé de láminas (o un relé con contactos de oro).

Los relays FET no tienen este problema y se pueden utilizar para conmutar corrientes muy bajas.

Selección del relé requiere basados en potencia requerida.

Las salidas digitales de Arduino sólo pueden suministrar + 5V (o + 3,3 V) y menos de 40 mA máx. (típicamente <20mA para uso continuo). Así que, a excepción de algunos relés de lámina, no se puede conducir la bobina del relé directamente de la salida digital desde relés de potencia 5V requieren típicamente ~ 100 mA para operar la bobina del relé. Esto significa para la mayoría de los módulos de relé que necesita para proporcionar una alimentación independiente para el módulo, además de la salida digital Arduino que se utiliza para controlar la conmutación del relé.

 

Relés Reed

Los Relays Reed se puede accionar directamente desde la salida digital Arduino siempre que su corriente de la bobina es de menos de 20 mA. R

Alternativamente, si la placa Arduino se alimenta a través de 12V a su enchufe de alimentación, limitar el número de relés 10mA caña a menos del 6 como a bordo 12V al regulador de 5V limita la corriente máxima que se puede extraer de la alimentación de 5V a alrededor de 70 mA o menos .

 

Relay en estado sólido

Un buen relé de estado sólido de calidad sólo tiene alrededor de 10 mA de fuga max, que no sería nada para una aplicación de iluminación. Cuando se instala en un disipador de calor, a veces se llaman contactores de estado sólido.

El relé de estado sólido no tiene bobina, por lo que sólo necesita 4.8 mA para una señal de control.
Un relé de estado sólido es completamente silencioso por lo que funciona bien en aplicaciones teatrales.
La mayoría de los relés de estado sólido son “paso por cero”, por lo que activar o desactivar en la marca de cero en una onda sinusoidal. Esto significa que no van a crear interferencias eléctricas que pueden ser recogidos en los micrófonos del cuerpo u otros equipos de RF.

Relés de estado sólido son baratos y pueden manejar altas cargas de corriente. La que se muestra arriba cambiará una carga de hasta 40Amps desde un 24 a 380V AC suministro. La entrada de control es DC 3 a 32 voltios. Sin embargo, hay una serie de cosas a tener en cuenta cuando se utilizan relés de estado sólido con Arduino.

  1. a) Asegúrese de que el relé es controlado por DC voltios 3 voltios en adelante. Algunos relés de estado sólido tienen entradas de control de corriente alterna de altos voltajes en lugar de entradas de control de CC.
    b) Elegir un relé que está clasificado para la corriente que necesita para cambiar. El de la foto es un relé 40Amp
    c) Asegúrese de que el relé puede manejar más de 1.414 veces la tensión de línea de CA. Es> 340VAC para un suministro de 240 V y> 180Vca para un suministro de 120V.
    d) Siempre conecte el relé a un disipador de calor adecuado usando una capa delgada de compuesto térmico que cubre completamente la base del relé. Relés de estado sólido puede ser muy caliente y quemar si el disipador de calor es demasiado pequeño. Para una carga 10A, el relé sólido tiene que deshacerse de unos 16Watts de calor.
    e) los relés de estado sólido son los más adecuados para cargas resistivas como elementos de calefacción. Si usted está tratando de convertir un motor de encendido y apagado de un relé normal es probablemente una mejor elección.

La principal ventaja de los relés de estado sólido es que si sigue trabajando después de 3 meses es probable que trabaje durante muchos años.

El relé de estado sólido se puede controlar con 3V, por lo que es adecuado para las placas Arduino 3.3V. Sin embargo, toma alrededor de 12 mA para conmutar el relé de estado sólido, así que compruebe que su tablero puede suministrar esa cantidad de corriente de una salida digita. Por ejemplo las placas Arduino Uno puede suministrar aproximadamente 20mA.

 

 

 

 

Ejemplo básico de control electromecánico

Materiales:

  • Tomacorriente
  • Cable de extensión de corriente con toma a tierra
  • Relay 5V
  • Diodo 1N4002
  • Transistor 2N2222
  • Arduino
  • Cable USB
  • Resistencia 1 KΩ
  • Conectores
  • Protoboard
  • 01 ordenador corriendo el Arduino IDE

Lo primero es construir un board con el relay, un transistor, y el LED de activación. La junta requiere 5V y GND para operar . Controla Una varilla de control si el relé está “cerrado” ( permite alta potencia al flujo) o “abierto” ( estado predeterminado de pádel de desconectado) . La bobina del relay requiere hasta 80mA. Esto es más que un pin GPIO del Arduino puede manejar (20 mA por defecto) por eso utiliza el transistor NPN como una conexión controlable a tierra. El transistor NPN puede manejar hasta un 200 mA que es más que la bobina ( 80mA ) y el LED (20 mA ) combinado.

 

Relay-Schematic

 

Cuando el pin ‘ RELAY ‘ (también conocido como CTRL) pasa a nivel alto, el transistor NPN conecta a tierra el envío de corriente a través de la bobina (activando el relé ) y a través del LED (girando la activación LED encendido). R1 tira de pines del ‘ RELE ‘ a tierra de modo que si algo se vuelve loco el relé permanecerán en la posición de apagado.
Nota: El diodo 1N4148 está conectado de manera extraña por una razón. Este se coloca entre corriente y la tierra de una manera inversa. Cuando se desactiva la bobina del relé , actúa como un inductor, tratando de reprimir el cambio actual.

Aún no conecte a la corriente eléctrica. Nótese que estamos usando cable grueso, de tres hilos. Tomar ese cable de extensión y cortar con un pelacables o cuchillo la capa de aislamiento del cable. Usted debe encontrar tres cables uno negro, otro blanco y un más de color verde.

Outlet-10-L

 

Outlet-11

 

Conecte los tres cables de control del board ( 5V , GND , y CTRL ) a una protoboard y ésta a su vez a una placa Arduino.

Al conectar la línea CTRL a 5V oiremos un chasquido del relay, esto indica (junto con el LED de la tarjeta de control ) que el relé se acciona a la posición “on”.

Cuando está abierto del relay, una de las aletas del enchufe y uno de los agujeros rectangulares de la toma no tendrá continuidad, y cuando está cerrado, lo harán. El otro orificio de la aleta y rectangular siempre tendrá continuidad.

El siguiente paso es conectar el cable de extensión en la pared y probar de nuevo.

 

Programa para arduino IDE

 

int relay = 2;

// La rutina setup se ejecuta al iniciar el Arduino o al presionar el boton reset
void setup() {
// Inicialica el pin digital relay (que vale 2) como salida
pinMode(relay, OUTPUT);
}

// La rutina loop se ejecuta en forma infinita despues de inicializado el Arduino
void loop() {
digitalWrite(relay, HIGH); // Envia el valor HIGH (5V) al pin digital relay
delay(2000); // Espera 2 segundos
digitalWrite(relay, LOW); // Envia el valor LOW (0V) al pin digital relay
delay(10000); // Espera 10 segundos
}

 

 

Referencias

Arduino Manual de Usuario en castellano

 

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1 Comentario

Albert ForcadellPublicado  11:40 am - dic 1, 2015

Gràcies pel curs d’introducció a Arduino i agraït també per la diversitat de la biblioteca / videoteca .
Tinguem en compte que Open Hardware significa una sèrie de principis de disseny i de pràctiques legals no un tipus específic d’objecte, es pot aplicar a automòbils, cadires , ordinadors , robots … Salut!

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