eBlox Relais Module op Arduino aansluiten

Soms wil je met een Arduino apparaten kunnen schakelen die aangesloten zijn op het lichtnet (230V), zoals bijvoorbeeld lampen, ventilatoren of andere huishoudelijke apparaten. Maar omdat de Arduino slechts op 5V werkt is deze niet in staat om de apparaten die op hoger voltage werken te schakelen.

Gelukkig is er een eenvoudige oplossing voor dit probleem. Met behulp van onze 5V relais module kun je het apparaat dat op een andere voltage werkt schakelen.

Met behulp van onderstaande uitleg zal ik je laten zien hoe je deze relais module succesvol kunt toepassen, maar eerst een korte inleiding over de werking van een relais.

Relais introductie

Een relais bestaat in vele vormen en types, maar gemakshalve zal hier het meest eenvoudige relais met 5 pinnen als voorbeeld worden gegeven.

Een relais uit een spoel en een schakelaar. Voor de spoel zijn er 2 pinnen beschikbaar, en voor de schakelaar 3 pinnen. Waarom 3 pinnen? Het schakelcontact bestaat uit een Common (COM), een Normally Open (NO) contact en een Normally Closed (NC) contact.

Als de spoel van het relais niet geactiveerd wordt, dan staat de schakelaar in de Normally Closed (NC) stand. Zoals de naam al zegt, is deze standaard gesloten. Er loopt dus een verbinding van COM naar NC. Anderzijds is er geen verbinding tussen de COM en het Normally Open (NO) contact.

Echter zodra de spoel geactiveerd wordt zal de schakelaar zich naar de positie NO verplaatsen. Er is nu een verbinding tussen COM en NO, en geen verbinding meer tussen COM en NC.

Onderstaande animatie laat zien hoe het schakelcontact zich beweegt ten opzichte van de spoel.

De opstelling met 1 ingang (COM) en een 2-standen schakelaar is ook bekend onder de engelse term ‘Single Pole, Double Throw Switch’, ofwel afgekort als SPDT.

Enkel kanaals relais module 

Voor deze uitleg zal er gebruik worden gemaakt van ons 1-kanaals relais module, maar kan uiteraard ook toegepast worden voor 2 of meerdere kanalen. Meerdere kanalen heb je nodig als er meerdere apparaten geschakeld moeten worden.

De module die wij ontwikkeld hebben is geschikt voor het schakelen van wisselspanning en gelijkspanning met de volgende limieten:

  • Wisselstroom (AC): maximaal 250V tot maximaal 10A
  • Gelijkstroom (DC): maximaal 30V tot maximaal 10A

Galvanische scheiding

Verder is onze module ook voorzien van een volledig dubbele galvanische scheiding tussen de Arduino het het relais. Dit betekend dat de Arduino elektrisch niet is verbonden met het relais, en nooit defect kan gaan als er iets mis gaat aan de zijde van het relais.

Scheiding 1
Het relais kan met een aparte voeding van spanning worden voorzien, en er is dus ook geen gedeelde massa verbinding zodat er geen massastromen naar de Arduino kunnen vloeien.

Scheiding 2
Verder is het stuursignaal gescheiden middels een optocoupler met het bijkomende voordeel dat de schakelstroom zéér laag is (< 2mA).

Status LED

Op de relais module zit ook een LED die licht zal geven zodra het relais is geactiveerd. Dit maakt het debuggen een stuk makkelijker. Wil je de LED niet gebruiken? Soldeer deze dan uit de module of maak deze zwart met een permanent marker.

Uitgangsconnector

De 3 schakelpinnen van het relais zijn geplaatst op de 3-polige uitgangsconnector en op de printplaat is aangegeven om welk contact van het relais het gaat.

COM (common): Dit is het inkomende spanningssignaal dat je gaat schakelen. Dat kan bijvoorbeeld 12VDC zijn, of 230VAC.

NC (Normally Closed): Een Normally Closed contact vormt, zoals de naam al zegt, een verbinding met de COM als het relais niet is geactiveerd. Als het relais niet geactiveerd wordt, of er bijvoorbeeld geen spanning aanwezig is, dan is deze schakelaar gesloten.

NO (Normally Open): Een Normally Open contact werkt precies andersom. Deze is niet verbonden met de COM als het relais niet geactiveerd is, dus het circuit tussen COM en NO is open. Zodra het relais wordt aangestuurd zal er een verbinding zijn tussen het COM en NO contact.

Bij onze relais modules hebben wij tevens sleuven gefreesd tussen de uitgangscontacten aangezien er 250VAC op gezet kan worden. Hierdoor is de relais module veilig in gebruik.

Kopersporen dubbel uitgevoerd

Veel goedkope relais modules beweren dat ze 10A kunnen schakelen, maar als je ziet dat de spoorbreedte van het relais contact naar de connector maar 2mm breed is dan is dat niet toereikend en geen veilige oplossing. Bij een stroom van 10A warmer de sporen met ruim 80 graden Celcius (!) op. Ja, het kan, maar op langere duur gaat de printplaat verkolen en kan er kortsluiting ontstaan via de verkoolde printplaat.

Wij hebben gekozen voor een dubbelzijdige verbinding, wat inhoudt dat er brede sporen (3mm) zowel boven als onder de printplaat lopen. Hierdoor is de weerstand van de kopersporen lager, warmer ze slechts 20 graden Celsius op, én kunnen ze tot 12A verwerken.

Bekijk ook eens onze PCB spoorbreedte calculator om heel eenvoudig de minimale breedte van een koperspoor te berekenen.

Hoog en Laag actief selecteren

Bij ieder kanaal van het relais is er een mogelijkheid aanwezig om deze laag- of hoogactief te laten functioneren door simpelweg een jumper te verplaatsen.

Hoog actief betekend dat het relais ingeschakeld wordt zodra er op de input een hoog signaal – bijvoorbeeld 5V – aangeboden wordt.

Laag actief betekend het tegenovergestelde. Als er geen ingangssignaal aanwezig is – dus 0V – dan schakelt het relais in. Maar als je dan een hoog ingangssignaal aanbiedt (5V), dan schakelt het relais uit.

Afhankelijk van je toepassing kun je zelf kiezen hoe je wilt dat het relais gaat reageren.

Ingangsconnector

Aan de andere zijde van de relais module zijn een aantal pinnen te vinden waarmee het relais bediend kan worden.

Pinout Relais Module

Ingang

VCC pin sluit je aan op de VCC van de Arduino

GND pin is de massa van de module en sluit je aan de op GND van de Arduino

IN1 pin wordt gebruikt om het relais in- en uit te schakelen.

DC- is de ground/massa pin van het relais. Sluit deze op de GND van de voeding aan waarmee je het relais van spanning voorziet.

DC+ is de spanning waarmee je het relais gaat voeden, bijvoorbeeld 5V.

Hoog-laag selectie

Op de relais module dien je een jumper te plaatsen op de 3-polige header. Kies voor laag-actief door de jumper aan de kant van de 'L' te plaatsen, of kies voor hoog-actief door deze aan de kant van de 'H' te plaatsen.

In bovenstaande afbeelding zie je een relais module die hoog-actief is.

Uitgang

COM sluit je aan op de spanning die je wilt schakelen.

NC pin is in rust stand van het relais verbonden met de COM pin. Zodra je het relais activeerd is deze niet meer met de COM verbonden.

NO pin is in rust stand niet verbonden met de COM pin. Zodra je het relais activeerd ontstaat er een verbinding tussen COM en NO.

1 Kanaals Relais Module aansluiten op een Arduino

Nu we exact weten hoe de relais module werkt, is het tijd om deze te gaan gebruiken in een project!

Let op: Deze relais module kan gebruikt worden om apparaten op het lichtnet (levensgevaarlijke hoogspanning) te schakelen. Verkeerd gebruikt kan leiden tot verwondingen of de dood. Het is enkel geschikt voor personen met voldoende kennis en ervaring rondom hoogspanning. Ga altijd veilig te werk en voorkom directe aanraking met het lichtnet!

Als voorbeeld wordt een 5V relais module gebruikt om een lamp te schakelen. Onderstaande stappen gaan ervan uit dat je Arduino ook op 5V werkt.

Ingang aansluiten

Om te beginnen sluit je de VCC van de module aan op de 5V van de Arduino, en de GND pin sluit je aan op de GND van de Arduino. Daarna verbind je IN1 met met Digitale pin 2 van de Arduino om het relais te kunnen schakelen.

Ook moet je het relais voorzien van spanning op de DC+ en DC- pinnen. Gemakshalve kun je de DC+ pin aansluiten op de 5V van de Arduino, en de DC- op de massa (GND) van de Arduino. Het relais kun je ook volledig elektrisch gescheiden voeden met een aparte 5V voeding als dat wenselijk is.

Zet ook de jumper van de relais module op de stand ‘hoog-actief’. Dit doe je door de jumper aan de zijde van de ‘H’ te plaatsen. Kijk ook eens wat er gebeurd als je de jumper op de ‘laag-actief’ stand zet.

Uitgang aansluiten

In dit voorbeeld wordt er een 230V lamp geschakeld, waardoor de contacten van het relais in serie geplaatst moeten worden op het lichtnet. De fase van de kabel die naar de lamp toe gaat zal dus onderbroken moeten worden.

Op de COM pin sluit je de fase aan die afkomstig is van het lichtnet. Daarna sluit je de schakeldraad (die naar de lamp gaat) aan op het NO, of NC contact. In dit voorbeeld kiezen we voor het NO contact, omdat de lamp ingeschakeld moet worden als de Arduino een logisch hoog signaal uitstuurt.

Onderstaande afbeelding geeft een overzicht van de bedrading.


Arduino code voor de relais module

Nu dat de hardware is afgerond moet er nog een stukje software voor de Arduino geschreven worden.

Hieronder is een eenvoudige code te vinden die de lamp 5 seconden aan zet, en volgens 3 seconden uit zet.

int RelayPin = 2; // Define the Digital IO on the Arduino

void setup() {
        // Set RelayPin as an output
        pinMode(RelayPin, OUTPUT); 
}

void loop() {
        // Turn on the Relay
        digitalWrite(RelayPin, HIGH);
        delay(5000);
        
        // Turn off the Relay
        digitalWrite(RelayPin, LOW);
        delay(3000);
}

Overzicht van Relais Modules voor Arduino


5V Relais Module - 1 Kanaal - Hoog & Laag actief eBlox eBlox | 10A | Galvanisch gescheiden Een eenvoudig met 1 uitgang relais galvanisch gescheiden door een optocoupler en aparte voeding voor het relais. Dit relais werkt op 5V en kan hoog- o... Meer
3,50
35 stuks direct leverbaar
5V Relais Module - 2 Kanaals - Hoog & Laag actief eBlox eBlox | 10A | Galvanisch gescheiden Een eenvoudig relais met 2 uitgangen galvanisch gescheiden door een optocoupler en aparte voeding voor het relais. Dit relais werkt op 5V en kan hoog-... Meer
5,50
12 stuks direct leverbaar
5V Relais Module - 4 Kanaals - Hoog & Laag actief eBlox eBlox | 10A | Galvanisch gescheiden Een eenvoudig relais met 4 uitgangen galvanisch gescheiden door een optocoupler en aparte voeding voor het relais. Dit relais werkt op 5V en kan hoog-... Meer
9,95
5 stuks direct leverbaar
12V Relais Module - 1 Kanaal - Hoog & Laag actief eBlox eBlox | 10A | Galvanisch gescheiden Een eenvoudig relais met 1 uitgang galvanisch gescheiden door een optocoupler en aparte voeding voor het relais. Dit relais werkt op 12V en kan hoog- ... Meer
3,50
12 stuks direct leverbaar
12V Relais Module 2 Kanaals - Hoog & Laag actief eBlox eBlox | 10A | Galvanisch gescheiden Een eenvoudig relais met 2 uitgangen galvanisch gescheiden door een optocoupler en aparte voeding voor het relais. Dit relais werkt op 12V en kan hoog... Meer
5,50
11 stuks direct leverbaar
12V Relais Module - 4 Kanaals - Hoog & Laag actief eBlox eBlox | 10A | Galvanisch gescheiden Een eenvoudig relais met 4 uitgangen galvanisch gescheiden door een optocoupler en aparte voeding voor het relais. Dit relais werkt op 12V en kan hoog... Meer
9,95
4 stuks direct leverbaar