So versorgen Sie Glühbirnen mit einem Arduino mit einem Relaismodul

Die Steuerung winziger LEDs mit einem Arduino kann ein lustiges Projekt sein, um Ihre Reise zum Erlernen von DIY-Elektronik zu beginnen. Aber wissen Sie, was noch mehr Spaß macht? Stromversorgung von Glühbirnen mit einem maßgeschneiderten Arduino-Projekt: große, leistungsstarke, raumerhellende Glühbirnen!

Der Arduino kann jedoch an keinem seiner Pins mehr als 5 V ausgeben, geschweige denn genug, um eine Glühbirne mit Strom zu versorgen, die das 30- bis 40-fache der Spannung für eine LED benötigt. Deshalb sollten Sie stattdessen ein Relaismodul verwenden. So machen Sie das mit Ihrem Arduino.

Was ist ein Relaismodul?

Ein Relaismodul (oder kurz Relais) ist ein elektromagnetischer Schalter, mit dem Sie etwas steuern können, das mit einem stromsparenden Mikrocontroller wie einem Arduino Uno oder ESP32 an das Stromnetz angeschlossen ist.

Relais haben zwei Arten von Anschlüssen: einen, der hochspannungstolerant ist (denken Sie an 220 V), und einen anderen, der nur Niederspannungsausgänge akzeptiert.

Wenn Sie elektrischen Strom durch die Niederspannungsstifte leiten, versorgen Sie einen Elektromagneten mit Strom, der einen „Schalter“ zieht und ihn je nach verwendeter Konfiguration entweder ein- oder ausschaltet.

Ein SPDT-Relais hat immer sechs Pins: typischerweise mit drei Stiftleisten für den Anschluss an den Arduino und drei Schraubklemmen für den Anschluss an das Stromnetz.

Anschließen des Relaismoduls an Arduino

Das Relaismodul sollte Kopfstifte mit drei Zeichen haben: Signal, 5V und GND. Dies sind die Pins, die Sie mit Jumperdrähten mit dem Arduino verbinden sollen.

Die Stifte funktionieren wie folgt:

1. Signal: Schaltet das Relais ein oder aus.
2. 5V: Akzeptiert 5 V, um das Relais mit Strom zu versorgen.
3. Masse: verbindet sich mit dem GND-Pin von Arduino.

Anschließen des Relaismoduls an eine Glühbirne

Auf der anderen Seite des Relaismoduls befindet sich eine Schraubklemme mit drei Löchern. Es sollte drei Zeichen haben: NC, NO und Common Ground. Jedes Loch ist mit einem Kupferdraht verbunden, der Hochspannungsstrom zu und von der Glühbirne leitet.

Diese Löcher bewirken Folgendes:

1. NC (stromlos geschlossen): Anschluss an Glühbirne; geschlossen, während das Relais aus ist.
2. NO (normalerweise offen): Anschluss an Glühbirne; offen, während das Relais aus ist.
3. Gemeinsamkeit: Anschluss an die Netzquelle.

An die Glühlampe kann nur entweder NC oder NO angeschlossen werden – niemals beides gleichzeitig. Wenn Sie das tun, wird es niemals ausgeschaltet, da der Strom nur durch das andere Kabel fließt.

Warnung: Wenn Sie Relais verwenden, spielen Sie mit Hochspannungsstrom. Dies kann gefährlich sein, da Sie riskieren, sich selbst zu schocken. Bitte seien Sie vorsichtig und treffen Sie jederzeit Sicherheitsvorkehrungen. Wenn Sie sich nicht 100 % sicher sind, was Sie tun, brechen Sie das Projekt am besten ab, bis Sie mehr darüber erfahren, wie Sie sicher daran arbeiten können. Alternativ können Sie die Hilfe von jemandem in Anspruch nehmen, der sich mit Relais auskennt.

Auswahl eines Relaismoduls

Ihr örtlicher Elektronikhändler hat möglicherweise viele verschiedene Arten von Relaismodulen in den Regalen. Leider funktionieren die meisten davon, die allgemein erhältlich sind, nicht mit einem Arduino.

Wenn Sie online einkaufen, sollten Sie eines auswählen, dessen Modellname „5VDC“ enthält. Ein Beispiel wäre SRD-05VDC-SL-Cbei dem es sich um ein 5-V-Relaismodul vom Typ SRD handelt.

Eine andere zu prüfende Sache ist, ob es sich um ein SRD- oder SSR-Relais handelt. SRD-Relais sind mit etwa der Hälfte des Preises deutlich günstiger als SSR-Relais, haben aber den Vorteil, dass sie beim Ein- und Ausschalten geräuschlos sind. SRD-Relais machen ein lautes, klickendes Geräusch, wenn ihre Elektromagnete zwischen diesen Positionen wechseln.

Schließlich sollten Sie eine in Modulform erhalten. Normale SPDT-Relais haben keine Pins, die mit Mikrocontrollern verbunden sind. Sie benötigen diese, um es mit Ihrem Arduino zu verbinden.

Was du brauchen wirst

Hier ist die vollständige Liste der Elemente, die Sie benötigen, bevor Sie mit einem Relaismodul mit Ihrem Arduino beginnen:

• SPDT 5VDC-Relais
• Arduino (beliebiges Modell)
• Kupferkabel (12 AWG sollte ausreichen, Länge hängt davon ab, wie lang Sie es möchten)
• Eine Glühbirne
• Glühbirnenfassung
• Netzstecker

Darüber hinaus müssen Sie ein paar zusätzliche Werkzeuge zur Hand haben:

• Drahtschneider, um Drähte auf Ihre bevorzugte Länge zu schneiden.
• Schraubendreher, zum Lösen und Festziehen von Schraubklemmen.
• Abisolierzange zum Abisolieren von Kunststoffgehäusen von Drähten.

Verwenden eines Relaismoduls mit einem Arduino

Sobald Sie alle benötigten Geräte haben, erstellen Sie Ihr Setup.

1. Bereiten Sie die Ladung vor

Die „Last“ ist der Teil eines Stromkreises, der elektrische Energie in Form von Strom verbraucht und in andere Formen wie Licht und Wärme umwandelt. Für die Zwecke dieses Tutorials verwenden wir eine Glühbirne als Last.

1. Zwischen dem elektrischen Stecker und der Glühbirne sollten Sie ein Kabelpaar haben. Ein Kabel geht direkt von der Steckdose zur Glühbirne. Der andere wird irgendwo in der Mitte zerschnitten und mit dem Relaismodul verbunden. Messen Sie die Längen, die Sie verwenden möchten.

3. Legen Sie mit einer Abisolierzange auf beiden Seiten etwa 2,5 cm Draht frei. Die Glühbirnenfassung und das Relais sollten Schraubklemmen haben, damit Sie diese anbringen können.

2. Schneiden Sie die Kabel nach Ihren Maßen ab. Dabei spielt es keine Rolle, wie weit das Relaismodul vom Verbraucher entfernt ist – wichtig ist, dass Sie genügend Kabellänge haben, um die nächste Steckdose zu erreichen.

4. Schrauben Sie eines der Kabel des Steckers in eine der Schraubklemmen der Steckdose. Lassen Sie das andere Kabel vorerst frei.

5. Schrauben Sie das andere Kabel an das Relais: Sie können zwischen NC oder NO wählen.

6. Schrauben Sie einen weiteren Draht an die Klemme zwischen NC und NO.
7. Schließen Sie das andere Kabelstück an die Schraubklemme der Glühbirnenfassung an, um den Stromkreis zu schließen.

2. Bereiten Sie Ihr Arduino vor

1. Öffnen Sie die Arduino IDE und fügen Sie den folgenden Code ein. Machen Sie sich keine Sorgen, wir werden später durchgehen, was jede Zeile tut.

const int relayPin = 7;
 
void setup() {
	pinMode(relayPin, OUTPUT);
}
 
void loop() {
	digitalWrite(relayPin, HIGH);
	delay(1500);
	digialWrite(relayPin, LOW);
	delay(1500);
}

Notiz: Dieser Code sollte auf ALLEN Arduino- und 5V-toleranten Arduino-basierten Boards funktionieren.

2. Speichern Sie es in etwas wie „arduino-relay.ino“, aber alles wird funktionieren, solange es mit dem Dateityp „.ino“ endet.

3. Laden Sie den Code auf den Arduino hoch. Verwenden Sie das USB-Kabel, das mit Ihrem Arduino-Board geliefert wurde, um es mit Ihrem PC zu verbinden.

4. Gehen Sie zu „Skizze -> Hochladen“ oder drücken Sie STRG + U auf der Tastatur, um mit dem Hochladen zu beginnen.
5. Wenn Sie ein PlatformIO-Benutzer sind, befindet sich die Schaltfläche „Build and Upload“ in der blauen Leiste unten zwischen den Schaltflächen „Häkchen“ und „Mülleimer“. Es ist der Pfeil, der nach rechts zeigt.

6. Wenn alles nach Plan läuft, sollten Sie auf dem Arduino eine „Done Uploading“-Benachrichtigung erhalten.

7. Trennen Sie Ihren Arduino vom PC.

Den Kodex verstehen

Die erste Zeile im Code wird verwendet, um den in diesem Setup verwendeten Pin zu definieren. Pin 7 ist auf dem Arduino leicht zu finden, also verwenden wir das.

const int relayPin = 7;

• const: definiert etwas, das sich im gesamten Code nicht ändert. int gibt an, dass es sich um eine Ganzzahl handelt.
• relayPin: ist der Name einer unveränderlichen Zahl, die wir definieren. Wir werden dies später verwenden, um diese unveränderliche Nummer anzurufen.
• 7: ist der Wert von relayPin und die unveränderliche Ganzzahl.

void setup() {
	pinMode(relayPin, OUTPUT);
}

• void setup() {...}: Mit dieser Funktion können Sie Code einmal ausführen. Hier haben wir definiert, was die relayPin auch bekannt als Pin 7 tut.

• pinMode(): eine Funktion, die zwei Parameter übernimmt: die Pin-Nummer und ob es sich um einen Eingang oder Ausgang handelt. Standardmäßig, Alle Arduino-Pins werden standardmäßig als Eingänge verwendet Bis auf die Powerpins. Hier weisen wir Arduino an, dies zuzulassen relayPin um ein Ausgangspin zu werden.

void loop() {
	digitalWrite(relayPin, HIGH);
	delay(1500);
	digialWrite(relayPin, LOW);
	delay(1500);
}

• void loop() {...}: lässt Sie Ihren Code auf unbestimmte Zeit ausführen.
• digitalWrite(): Nimmt eine PIN-Nummer auf und verwandelt sie in eine von beiden HIGH oder LOW. Eine Anstecknadel dran HIGH gibt 5V aus, während ein Stift eingeschaltet ist LOW liegt auf 0V. Indem wir 5 V vom Arduino an die Magnetspulen des Relais senden, versorgen wir effektiv einen winzigen Elektromagneten mit 5 Volt.
• delay(): pausiert den gesamten Code. Als Parameter wird eine Zahl verwendet, die angibt, wie lange Sie den Code in Millisekunden anhalten möchten. In diesem Fall pausieren wir den Code für jeweils 1500 Millisekunden oder 1,5 Sekunden.

3. Verbinden Sie sich mit Ihrem Arduino

Im letzten Schritt verbinden Sie die Last mit dem Arduino.

1. Verbinden Sie mit Jumper-Pins jeden Anschluss vom Relais mit jedem Arduino-Pin wie folgt: IN mit Pin 7, VCC mit 5 V und GND mit GND.

2. Damit dies alles funktioniert, verbinden Sie den elektrischen Stecker mit der Wechselstromsteckdose und verbinden Sie den Arduino mit einer 5-V-Stromversorgung. Dies kann eine Powerbank, eine DC-Batterie oder ein Netzteil sein, das für Telefone verwendet wird.

Notiz: Wenn Sie mit Dingen herumspielen, die möglicherweise Ihren Computer beschädigen könnten (einschließlich Ihres Arduino), ist es immer eine gute Idee, das Board an eine Stromversorgung anzuschließen, die NICHT der USB-Anschluss Ihres Computers ist.

3. Die Glühbirne sollte alle 1,5 Sekunden aufleuchten und erlöschen. Sie können den Code optimieren, damit er andere Dinge tut, oder ihn mit Sensoren verbinden.

Häufig gestellte Fragen

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