Arduino + módulo relé y rock & roll: mezclando AC/DC

Logos AC/DC y Arduino

Tras nuestro tutorial de programación y primeros paso en Arduino, esta vez os traémos una guía práctica para trabajar con Arduino y un módulo relé, es decir, para poder controlar, mediante la circuitería de corriente contínua de bajo voltaje de Arduino, un sistema de corriente alterna de más alto voltaje. Es decir, lo que parecía imposible con una simple placa Arduino, como es controlar cargas de 220v, ahora se hace posible con el módulo relé.

De esta forma, te permitirá controlar aparatos conectados a la red eléctrica. Y para no ser demasiado restrictivo en cuanto a las prácticas, intentaré explicarlo de un modo que pueda ser aplicado a cualquier tipo de proyecto que se te ocurra o modificado de una forma fácil para hacer lo que realmente quieras, ya que existen muchos proyectos en Internet muy concretos que usan una placa Arduino y un módulo relé…

El relé:

Vamos a explicar todo lo que necesitas saber sobre los relés.

¿Qué es un relé?

relé

En francés relais significa relevo, y eso da un dato de lo que realmente hace un relé. Básicamente es un dispositivo electromagnético que funciona como un interruptor controlado por una corriente. Mediante un mecanismo con una bobina y un electroimán se puede accionar uno o varios contactos para abrir o cerrar uin circuito eléctrico independiente, puesto que dicho circuito trabaja con un voltaje y un tipo de corriente diferente al que lo controla (a su salida maneja un circuito de mayor potencia que el de entrada).

Fue inventado por Joseph Henry en 1835 (aunque también se le atribuye a Edward Davy en ese mismo año) y desde entonces ha ido evolucionando y cambiando en tamaño hasta los modernos relés que tenemos ahora. En un inicio se usó para máquinas de telegrafía, controlando así una señal de corriente mayor a partir de una señal más débil recibida en la entrada. Poco a poco las aplicaciones fueron aumentando y actualmente se emplean par amultitud de casos.

¿Qué tipos hay?

diagrama del funcionamiento del relé

Si nos fijamos en el interior de un relé, y analizamos su funcionamiento, vemos que la pequeña corriente de control de entrada es la que acciona el electroimán con ese bobinado de cobre y mueve el interruptor o conmutador que abre o cierra el circuito de mayor potencia que controlará a su salida. Todo eso está aislado mediante un protector aislante para evitar accidentes, pero independientemente de esto, me interesa otra cosa y es los tipos que existen en función de su funcionamiento.

Los tipos de relés que tenemos pueden verse desde diferentes puntos. Por un lado, nos debemos centrar a su mecanismo de apertura o cierre del interruptor y en función de eso tenemos:

  • N.A. o normalmente abierto: como su propio nombre indica, son aquellos que sin accionar el electroimán, los contactos del interruptor o conmutador de salida están abiertos, no hay conexión eléctrica entre ellos y por tanto el circuito estará desactivado o abierto en su estado normal. Cuando se actúe sobre la entrada para que eso cambie, en ese momento se tocarán los bornes del interruptor y el circuito se cerrará, es decir, dejará pasar corriente.
  • N.C. o normalmente cerrado: es todo lo contrario al anterior, el circuito de salida en su estado normal o de reposo dejará que fluya la corriente. En cambio, en cuanto se actúe sobre la entrada, se abre el circuito y se interrumpe la corriente.

Esto es muy importante conocerlo a la hora de comprar un relé en función del proyecto que queramos crear. Debes pensar qué es lo más normal para tu proyecto, que el aparato o dispositivos conectados al relé estén siempre activos o que solo los quieres activar en momentos puntuales. En función de eso sería mejor escoger uno u otro.

Por ejemplo, un sistema de riego en el que conectes una bomba de agua al relé para que se active cuando quieres será mejor elegir uno N.A., puesto que solo cuando ordenes desde la plataforma Arduino se debe conectar la bomba. En cambio, en un sistema de seguridad donde se necesite que esté conectado de forma permanente y solo desconectarlo en unos momentos concretos, un N.C. será más apropiado. De esa forma evitarás tener que estar alimentando constantemente el relé desde la placa Arduino para forzar un estado que no es el normal…

Pero independientemente de eso, existe otros tipos de relés según otros puntos de vista, como los mecanismos que los accionan. Los clásicos son los electromagnéticos que hemos descrito, y son los más populares. Pero también existen otros que pueden estar accionados por dispositivos optoacoplados, es decir, basados en estado sólido. Otro tipo interesante son los de salida retardada, es decir, relés que diponen de un circuito adicional para que el efecto en su salida para abrir o cerrar el circuito sea después de cierto tiempo y no inmediato.

Relés sueltos y módulos:

módulo relé para Arduino

Puedes usar multitud de tipos de relés para tus poyectos, como los que venden sueltos si se adaptan a las capacidades eléctricas de la placa Arduino a su entrada. No obstante, lo más sencillo para evitar sorpresas de incompatibilidades si no sabes bien lo que estás comprando es usar módulos específicamente diseñados para Arduino. Hay módulos con un solo relé cuya conexión a nuestra placa Arduino es muy sencilla, pero también los hay dobles como el que puedes ver en la imagen superior.

Ese tipo de módulos dobles suele incluir un relé NA y un relé NC para que tengas todo lo que necesitas para tu proyecto y puedas probar ambas opciones con un solo módulo montado en una montura como las placas Keyes que encontrarás en el mercado.

¿Cómo se conecta y programa con Arduino?

diagrama de conexion con Arduino y el relé

Aquí se muestra un diagrama simple de conexión de Arduino con el módulo relé. La conexión es muy sencilla, como se puede comprobar. Evidentemente, si has elegido un módulo con un solo relé o un relé suelto que hayas comprado, tendrás que modificarlo levemente para conectarlo adecuadamente. Por cierto, si has elegido un módulo de doble relé, puedes usar uno u otro relé según te venga mejor para tu proyecto como ya he comentado anteriormente.

Como puedes comprobar simplemente sería poner un cable desde GND o tierra que deberás conectar a los pines de GND de tu relé o módulo. Luego la línea de Vcc deberá ir a uno de los pines de 5v de Arduino. Eso será todo lo necesario para la alimentación del relé, pero hace falta una tercera línea de control para “decirle” al relé que se accione cuando queramos o cuando hayamos programado en el código de nuestro sketch.

Respeta los márgenes de seguridad del relé, por ejemplo, no superes esos 250VAC y 10A máximos que especifican algunos relés. Y ten cuidado a la hora de manipular este circuito, puesto que ya no solo estás “jugando” con tensiones bajas de corriente contínua que no te afectan, sino que puedes sufrir daños si no eres precavido al manipular esos 220v…

Esa línea de control o de señal la puedes poner en cualquiera de los pines programables de salida digital de tu Arduino y de ahí a la entrada marcada como IN en el módulo de relé. Aunque en nuestro esquema se haya usado el 2, puedes usar el que quieras, pero recuerda cuál has usado para modificar el código adecuadamente o no funcionará si especificas otro diferente (error muy común).

Me falta comentar otros dos detalles del esquema, uno sería que donde he puesto “aquí tu dispositivo/s” podrías conectar una bombilla, un ventilador, motor de corriente alterna o cualquier dispositivo que funcione con una línea de 220v. Por supuesto, tendrás que darle alimentación enchufando dicho dispositivo o disposivos a una red eléctrica. Para ello puedes modificar el cable de alimentación del dispositivo interrumpiendo uno de sus dos cables de alimentación (no el de tierra, si lo tiene), interponiendo el relé que sea el que abra o cierre el ciercuito.

Programar Arduino:

Puedes hacerlo con Arduino IDE, con Ardublock o Bitbloq, es decir, como te sea más adecuado. El código simple para la programación sería el siguiente, aunque puedes modificar el código o ampliarlo según las necesidades de tu proyecto:


const int rele = 2;
/***Setup***/
void setup() {
pinMode(rele,OUTPUT);}
/***Loop***/
void loop() {
digitalWrite(rele, XXX);
}

Puedes cambiar XXX por HIGH o LOW en función de lo que quieras hacer, es decir, encenderlo o apagarlo respectivamente. Pero recuerda que tienes que tener en mente si se trata de un NC o un NA… Por supuesto, puedes agregar más código para programar una temporización, o que se active o desactive en función de un evento, quizás de la entrada o el estado de otra entrada de Arduino, como por ejemplo agregar un sensor y en función de si se activa o no hacer que el relé cambie, etc.

Ya sabes que las posibilidades son muchísimas y el límte es tu imaginación. Puedes ver más posibilidades y ejemplos de código en nuestro tutorial. Por ejemplo, para agregar tiempos para que se active y desactive en intervalos de 1 minuto podríamos usar:

const int pin = 2;

void setup() {

Serial.begin(9600); //iniciar puerto serie  pin

Mode(pin, OUTPUT); //definir pin como salida

}

void loop(){

digitalWrite(pin, HIGH); // poner el Pin en HIGH (activar relé)

delay(60000); // esperar un min  digital

Write(pin, LOW); // poner el Pin en LOW (desactivar relé)

delay(60000); // esperar un min

}

Espero que te haya servido este tutorial y consigas poner en marcha tus proyectos de alto voltaje

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