[Arduino] 繼電器介紹 – Intro to Relay

繼電器就是一種會滴滴答答叫的開關(誤)， 一種電子控制的機械開關。基本上把它想像成可以用電子訊號控制的電燈開關就好，relay 的特性是可以利用小電壓控制大電壓，上面的例子就是最簡單的利用 Arduino 控制 relay 的實作，是不是很像路邊的紅綠燈最後讀秒的狀況？

Relay 的原理，簡單來說，就是利用電磁鐵的磁力，吸引開關的切換。Wiki 上有一個很超清楚的解說圖：(不過我完全看不懂是甚麼字 = =)

1. 左側的電路開關關閉時，中央的線圈因為通電的關係，變成電磁鐵，吸引的上方的開關
2. 被吸引的電路，使得右側的電路由開路變為導通，下方的燈泡就亮了起來
3. 可以注意到左側使用 1.5V 作為電壓源，右側的電壓源則為 230V，這就是前面提到的小電壓 (電流) 控制大電壓(電流) 的特性
4. 接著我們只要用 Arduino 控制左側電路的開關，就可以用 Arduino 控制大電壓的電器了 (Arduino 開發板本身不能承受太大的電壓&電流)

再來細看一張 relay 內部機構的示意圖：

1. 紅色的線表示 relay 未通電與通電時通路，未接電時 NC 接點與共接點形成通路
2. 接電時形成電磁鐵，可動電樞被吸引，使的 NO 接點與共接點形成通路
3. NC 指的是 Normal Close，常關點
4. NO 指的是 Normal Open，常開點
5. 共接點一邊會標示為 COM 代表 common point
6. 電磁鐵線圈我們會標示為 Coil

Relay 的開關種類有分幾種，可以參考英文版的 Wiki，

• SPST：Single Pole Single Throw，單刀單擲
• SPDT：Single Pole Double Throw，單刀雙擲
• DPST：Double Pole Single Throw，雙刀單擲
• DPDT：Double Pole Double Throw，雙刀雙擲

範例中的 relay 是我在 ICshop 上買的 RY5W-K，購買的時候注意上方的 RY5W-K 型號，其中的 5 代表的就是這個 relay 的操作電壓，Arduino 可提供的電源為 5V/3V，購買的時候注意不要買到 12V 的。側面的值，為開關可承受的最大電壓電流，這邊也可以知道我們可以用 5V 的電壓控制 >10V 的電路。


範例說明：
這邊借用一下 oomlout 的範例，這個網頁不錯，很推！

Step 1.準備材料：
電晶體 x1 (2N 系列的應該都可以，這個當作上方左側的開關用)
二極體 x1 (1N4004 / 1N4001，flyback diode 保護電路用)
紅色 LED x1
綠色 LED x1
220  Ohm 電阻 x1
560 Ohm 電阻 x2
RY5W-K 繼電器 x1 (DPDT)

Step 2. 接線圖：



Step 3. Sketch & 解說：
整個電路的作動原理如下：

• Arduino pin 2 送出控制電壓 5V (小電壓) 給電晶體
• 電晶體導通，使 5V 的電壓通過 relay 的 coil 使 coil 變成電磁鐵
  
• coil 導通後，造成開關切換，原本藍色的通路，變成綠色的通路。這裡的兩個迴路的電壓，本例子是用 5V，其實可以外接更大的電壓，就是小電壓控制大電壓。

• 基本只要不斷的切換 pin 2 的電壓，5V-0V-5V-0V，就可以讓兩個 LED 交叉亮起了。不過電感線圈做 5V-0V 切換時，殘留電流可能會傷害電晶體，加上一個 flyback diode 可以有效保護電晶體。

Sketch :
int ledPin =  2;    // Relay connected to digital pin 2

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

void loop()
{
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  delay(1000);
}




參考資料：
oomlout
wiki 中文
wiki 英文
Cooper Maa - 繼電器簡介