Recapitulando
Nas aulas passadas vimos a diferença entre sensores e módulos e vimos que leituras de sensores muitas vezes precisam passar por um processamento matemático para serem compreendidas como grandezas físicas. Mostramos também como usar um sensor ou um módulo sensor LDR para controlar o acendimento de um led.
E se ao invés de um led eu quisesse controlar o acendimento de uma lâmpada? Como fazer um Arduino acender um equipamento que necessita de um fornecimento de energia externo? E aí que entram os relês que será nosso assunto de hoje.
Conhecendo Relês
Um relê é um dispositivo eletromecânico que funciona como um interruptor, isto é, ele abre ou fecha um circuito controlando o acionamento de algum equipamento. Diferentemente dos interruptores mecânicos, o relê é acionado por sinais elétricos.
Ele conta com uma bobina que, ao ser energizada funciona como um eletroímã, atraindo uma armadura móvel que aciona o contato de terminais promovendo a passagem da corrente que vai acionar o equipamento por ele controlado.
Para isso ele necessita receber uma alimentação externa para suprir o equipamento que será acionado, por isso ao escolher um relê precisamos saber a tensão e corrente máxima que ele suporta.
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| Animação mostrando o funcionamento de um relê. |
Módulos Relês para Arduino
Os relês para Arduino são apresentados em módulos que podem conter um único relê, dois relês ou até oito relês na mesma placa. Para cada relê no módulo dizemos que o módulo possui um canal. Um módulo de dois canais possui dois relês no conjunto.
No caso de um módulo simples de um relê teremos de um lado três terminais para conexão do Arduino e do outro um conector com três contatos aparafusados para controlar o equipamento. Os terminais do Arduino serão:
- Terminal para VCC
- Terminal para GND
- Terminal para entrada de controle do relê
Já os contatos para controle do equipamento serão:
- NA: Contato Normalmente Aberto
- NF: Contato Normalmente Fechado
- COM: Contato para o fio comum (neutro)
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| Terminais de um módulo relê de 1 canal |
Dependendo do controle desejado, podemos utilizar o contato NA ou o contato NF. Utilizamos o contato normalmente aberto (NA) quando equipamento permanecerá desligado a maior parte do tempo, sendo ligado somente ao se acionar o relê.
Já o contato normalmente fechado (NF) deixará o equipamento ligado o tempo inteiro, sendo então desligado quando acionamos o relê.
Quanto às especificações, geralmente vem impresso no relê a corrente máxima suportada em amperes para uma tensão de 250 e 125 Volts em corrente alternada(VAC). Também temos descrito a corrente máxima para uma tensão de 30 e 28 Volts em corrente contínua (VDC).
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| Um relê de um canal para 10A em 110/220 Volts c/ leds indicadores |
O módulo de relê mais comum encontrado no mercado é o de um canal para 10A em 110/220 Volts, com leds indicadores de estado e tensão de entrada de 5V.
Simulando no Tinkercad
A plataforma Tinkercad tem dois componentes de relê para as nossas simulações: um relê de um canal (relê SPDT) e outro de dois canais (relê DPDT). O relê SPDT possui seis terminais que podem ser utilizados da seguinte forma:
Pinagem do relê de 1 canal no TinkerCAD
- Terminal 5 para ligar o controlador (pino de saída do arduino, por exemplo)
- Termina 8 para ligar o terra (GND do Arduino, por exemplo)
- Terminal 1 ou 12 para o "comum" da alimentação externa
- Terminal 6 para o NA (Normalmente Aberto)
- Terminal 7 para o NF (Normalmente Fechado)
Quando digo que "podem ser utilizados" dessa forma é porque existem outras combinações que promovem o mesmo resultado no Tinkercad. Por exemplo, podemos trocar o 5 pelo 8 sem afetar o funcionamento.
Cabe ressaltar que o módulo relê de simulação do Tinkercad tem uma disposição de terminais diferente do que encontramos nos relês de verdade. Por isso muito cuidado ao utilizar essas conexões como exemplo a ser seguido em uma montagem física.
Montagem
Para ganhar tempo já deixei o projeto pronto para você acessar clicando no link abaixo, mas recomendo que depois das nossas explicações, você tente sozinho pegar o projeto da aula 01 e adicionar os componentes e fazer as modificações para se acostumar com a plataforma.
Para pegar componentes ajuste o painel a direita para mostras "todos os componentes", depois role a tela até encontrar. Você também pode fazer a busca pelo nome do componente quando estiver mais acostumado. Lembrando que o botão INICIAR SIMULAÇÃO executa o Sketch.
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| Tela mostrando com adicionar componentes no Tinkercad |
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| Botão Código para exibir o Sketch |
Link: clique aqui para acessar o projeto
Nessa montagem além da lâmpada e do relê adicionei uma fonte de energia para alimentar a lâmpada e coloquei também uma protoboard para organizar melhor as conexões. Como a fonte de energia é corrente contínua, eu ajustei para 24V que é a tensão máxima desse relê em corrente contínua. Como a lâmpada do Tinkercad não aceita corrente mais alta, eu ajuste a fonte para 0,2 A.
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| Ajuste da fonte de energia no Tinkercad |
Utilizamos os mesmo conceitos vistos na aula 01, ligamos o LDR na entrada analógica A0 e usamos o pino 9 como saída para acionar o relê. Configuramos as conexões no relê para que ele trabalhasse como "normalmente aberto", isto é, a lâmpada fica o tempo todo apagada, sendo ligada apenas quando o relê está ativo.
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| Simulação do projeto com o LDR ajustado para claridade |
Ao iniciar a simulação a lâmpada já estará acessa porque o LDR estará acusando escuridão. Quando aumentamos a luminosidade no LDR, a lâmpada se apagará, porque o Sketch foi programado para isso.
Sketch
O código é praticamente o mesmo da aula 01, apenas mudamos o nome da variável que cuidará do pino do relê. O pino 9 será configurado como saída e de acordo com um teste if que analisa a leitura do LDR mudamos o estado do pino 9 para HIGH ou LOW.
Os resultados da leitura são mostrados no monitor serial. Lembrando que para ver o monitor é necessário clicar no respectivo botão na parte inferior do painel a direita:
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| Botão para mostrar o monitor serial |
- int leitura = 0;
- int rele=9;
- void setup()
- {
- Serial.begin(9600);
- pinMode(rele, OUTPUT);
- }
- void loop()
- {
- leitura = analogRead(A0);
- Serial.print("Leitura: ");
- Serial.println(leitura);
- if (leitura<=100){
- digitalWrite(rele,HIGH);
- }
- else{
- digitalWrite(rele,LOW);
- }
- delay(10);
- }
Observação para projetos físicos
Você pode até utilizar esse sketch para um projeto físico com um sensor LDR analógico e um relê de um canal. Pode até utilizar o layout da montagem do LDR, porém como o esquema do relê do TikerCad diverge do real, utilize como exemplo o layout abaixo:
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| Layout para controle de uma lâmpada por LDR com relê de um canal |
Esse foi o nosso primeiro projeto com relê, mas vamos criar outros combinados com novos sensores ao longo desse curso.
Referências
BLOG DA ROBÓTICA. Como utilizar o modulo relé/relay Estado Sólido 5v com Arduino. Disponível em <https://www.blogdarobotica.com/2023/01/10/como-utilizar-o-modulo-rele-relay-estado-solido-5v-com-arduino/> Acesso em 29 out 2024.
BLOG ELETROGRATE. Módulo Relé para Automação Residencial com Arduino. Disponível em <https://blog.eletrogate.com/modulo-rele-para-automacao-residencial-com-arduino/> Acesso em 29 out 2024.
MAKER HERO. Controlando lâmpadas com Módulo Relé Arduino. Disponível em <https://www.makerhero.com/blog/controle-modulo-rele-arduino/> Acesso em 29 out 2024.
ROBO CORE. Módulo Relé Arduino. Disponível em <https://www.robocore.net/tutoriais/modulo-rele-arduino> Acesso em 29 out 2024.
STA ELETRÔNICA. Como Utilizar o módulo relé com arduino. Disponível em <https://www.sta-eletronica.com.br/artigos/arduinos/como-utilizar-o-modulo-rele-com-arduino> Acesso em 29 out 2024.