Come pilotare un relè con Arduino o Netduino

Il relè è un dispositivo elettromeccanico costituito da un avvolgimento e da uno o più contatti meccanici, è utilizzato per operazione di interruzione e commutazione di circuiti elettrici.
Normalmente viene comandato da un segnale a bassa tensione e i suoi contatti meccanici sono collegati a circuiti di potenza o di utilizzazione.

Ne esistono di varie tipologie tra cui

  • Relè Normali: la commutazione dei contatti avviene quando la bobina è costantemente alimentata.
  • Relè ad impulsi: la commutazione dei contatti avviene alimentando la bobina per un breve periodo di tempo.
  • Relè a tempo: la commutazione dei contatti avviene in modo ritardato rispetto al tempo di alimentazione della bobina stessa.

le caratteristiche elettriche che accomunano i relè sono:

  • Tensione di alimentazione della bobina
  • Resistenza elettrica della bobina
  • Corrente elettrica della bobina
  • Massima tensione sopportata dai contatti
  • Massima corrente sopportata dai contatti

questi dati ci permettono di scegliere il relè appropriato per il nostro circuito.
Nel caso utilizzassimo il Netduino come circuito pilota, potremmo scegliere un relè che ha una tensione di esercizio di 5V con corrente relativamente bassa per l’eccitazione della bobina.

Un relè appropriato può essere il modello è il T7SS5E6-05 prodotto da TycoElectronics. Questo attuatore ha una dimensione molto contenuta e i suoi contatti possono sopportare carichi fino a 250v 6A.
La bobina viene eccitata a 5V è consuma 70mA.

Con il Netduino non possiamo alimentare direttamente la bobina, perché le uscite digitali non arrivano ad erogare 70mA ma solamente 8mA, è necessario quindi, un circuito pilota che permette di interfacciarsi al relè.
Questo solitamente è costituito da un transistor e una coppia di resistenze.
Il circuito seguente mostra quanto esposto:

L’uscita digitale del Netduino è collegata tramite le due resistenze alla base del transistor, l’emettitore è collegato alla massa, il collettore è collegato ad un pin della bobina e l’altro pin della bobina è collegato alla tensione di 5Vdc. Il diodo 1n4007, collegato come in figura, viene impiegato per eliminare le sovratensioni generate dalla bobina.

Per utilizzare un altro tipo di relè, dobbiamo verificare la tensione di alimentazione e la corrente di lavoro della bobina. Lo schema di principio del circuito pilota rimane invariato, bisogna verificare solamente se la corrente necessaria alla bobina è sopportata anche dal transistor.

Ad esempio se volessi alimentare lo stesso relè con una tensione maggiore, tipo 12Vdc, devo assicurarmi che la bobina sia sempre alimentata con 5Vdc e 70mA.

Procediamo in questo modo, per prima cosa calcolo la resistenza della bobina:

5 Vdc / 70 mA = 71 Ohm

ora calcolo la resistenza necessaria a far scorrere 70 mA nella bobina con una tensione di 12Vdc

12 Vdc / 70 mA = 171 Ohm

sapendo che la bobina ha una resistenza di 71 Ohm, calcolo la resistenza aggiuntiva da porre in serie alla bobina

171 Ohm – 71 Ohm = 100 Ohm

Ora modifico il circuito in questo modo:

La resistenza di 100 Ohm provoca una caduta di tensione di 7Vdc. Il relè in questo modo è sempre alimentato con una tensione di 5V e 70mA.

I relè sono molto utili per creare automatismi basati sul Netduino/Arduino che necessitano di interagire con dispositivi elettronici di potenza che lavorano anche con la rete elettrica a 220Vac.

8 risposte a Come pilotare un relè con Arduino o Netduino

  • Ciao,

    Mi sto appassionando a questa scheda, anzi alla Plus, ma non riesco a capire quale è il numero massimo di relè che potrei collegarci, eventualmente anche con l’aggiunta di appositi shield.

    Grazie

    • Ciao Francesco
      non c’è un limite se alimenti i relè con una tensione esterna ed utilizzi circuiti di espansione. Nel caso in cui vuoi usare l’alimentazione fornita dal Netduino devi considerare l’assorbimento del relè (che dipende dal modello) e la corrente massima che la cheda può erogare (circa 200mA).
      Personalmente se devo usare uno o più relè predispongo sempre una alimentazione esterna adeguata che riesca ad alimentare sia i relè che il Netduino.

      a presto
      Marco

  • Ho tirato fuori i datasheet sia del relè che del transistor e seguendo delle guide su internet volevo capire come calcolare le resistenze che hai posizionato tra l’uscita digitale e il transistor ma non mi trovo , bensì il mio risultato è 48375 ohm quindi se non sbaglio 48 kohm e anche sommando le 2 resistenze che hai posizionato non raggiungo il risultato. Se sei così gentile da chiarirmi le idee ti sarei grato. Mi serve capire ciò perche non sempre riesco a trovare precisamente i componenti che indichi nei post e poi il netduino da solo senza un pò di elettronica abbinata non me ne faccio nulla.

    • Ciao
      la resistenza posta tra il pin in uscita e la base del transistors non è critica, il circuito funziona anche con una resistenza da 10k o addiritura da 1k.
      Il calcolo corretto dipende da diversi fatori, dipende dal transistor che usi, dal suo guadagno, dalla corrente Ib minima di saturazione, dalla corrente assorbita Ic, insomma molte volte si agisce per esperienza invece che usare i calcoli!

      Comunque un metodo per un calcolo più o meno preciso è il seguente
      Devi conoscere la tensione Base Emettitore di saturazione, tipicamente 0.7V, la tensione in uscita dal pin del Netduino è 3.3V , quindi devi provoccare una caduta di tensione di 2.6V (3.3 – 0.7). Ora il transistors per alimentare il relè assorbe 70ma e il suo guadagno (hfe) e di circa 110 quindi calcoli la corrente di base :
      Ib = Ic / Hfe => 70mA / 110=> 0.63mA
      e di conseguenza calcoli la resistenza da mettere nella base
      R = 2.6/0.63 => 4126 Ohm

      La resistenza da 10K serve per dare un riferimento a massa sia al transistors sia al pin del Netduino.
      Questa è la teoria ma la pratica a volte è ben diversa e l’esperienza è davvero importante. Non preoccuparti non stai costruendo un amplificatore devi solo mandare il transistor in saturazione, l’importante e non creare corto circuiti che potrebbero danneggiare il pin del Netduino.

      Marco

  • ciao marco,
    voglio solo farti notare un’errore nel circuito ovvero l’uscita digitale non dovrebbe essere collegata al pin numero 0 perchè il pin 0(tx) e 1 (rx) dell’Arduino vengono usati per la comunicazione con la seriale perciò non vengono usate queste due uscite

    comunque complimenti la guida è molto chiara

    Younes

    • Ciao Younes
      il circuito in schema non è un Arduino ma un Netduino. Anche il Netduino ha mappato sul pin 0 il tx della seriale ma questo non significa che non possa essere usato come pin Input/Output. Infatti decidi tu se vuoi usarlo per la comunicazione seriale o come uscita/ingresso digitale. Per Arduino vale lo stesso discorso, decidi in fase iniziale se usare il pin 0 come In/Out digitale o per la comunicazione seriale.

      Grazie per i complimenti
      a presto
      Marco

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