아두이노 출력포트를 통해서 출력하는 신호전력은 작은 용량이기 때문에 LED전구정도는 직접 ON/OFF구동시킬수 있으나, 모터나 가전제품처럼 대용량 전력을 필요로 하는 기기를 직접 구동시킬 수 없다. 따라서 아두이노 소용량 출력신호를 이용하여 모터나 가전제품처럼 대용량 전기기기들의 전원을 ON/OFF 제어 하기 위해서 릴레이라는 장치를 사용한다.

 

 

 

릴레이 작동구조

 

 

COIL측에 전류를 ON<->OFF시켜 전자석 자성을 활성화<->비활성화함으로써 금속판으로된 대용량 스위치를 ON<->OFF시켜 준다.    

 

 

 

공통단자 (COM 또는 POLE) 에 제어하려는 대용량 전력선을 연결하면 NC단자는 기본적으로 이와 연결되어 있고 NO단자는 연결되어 있지 않은데, 우측 제어측에서 아두이노를 이용해서 신호를 입력하면 NO측으로 연결이 변경되어 NO측으로 전류가 흐르게 된다.

 

 

 

릴레이 종류

 

 -채널별 :다음과 같이 1채널 부터 16채널까지 여러개의 릴레이들이 하나의 보드에 연결되어 있는 상태로 판매되므로 원하는 사이즈를 선택할 수 있다.

 

 

-제어신호 전압별 : 제어측에서 사용하는 전압의 종류별로 3V용,5V용,12V용이 있는데 아두이노 환경에서는 5V를 사용하므로 5V용을 사용하면 된다.

 

-트리거유형별 : 제어신호를 HIGH를 줄 때 작동시킬 것인지, 제어신호를 LOW를 줄 때 작동시킬 것인지에 따라 다른 모델이 있고 어떤 모델에서는 임의 설정할 수 있는 모델도 있다. 이는 프로세서 출력선의 초기값이 HIGH인지 LOW인지에 따라 선택할 수 있도록 한 것이나, 아두이노 환경에서는 제어신호를 HIGH를 줄 때 작동시키는 모델을 사용하면 된다.

 

-제어할 수 있는 전력별 : 통상 아두이노용 소형 릴레이도 AC 250V 10A, DC 30V 10A까지 사용 가능하다고 되어 있으나 이의 절반 정도의 전력을 사용하는 것이 좋고, 큰 전력을 사용할 때에는 릴레이의 용량에도 주의해서 선정해야 한다.

 

     

릴레이의 장단점

 

- 릴레이는 단순 구조로 가격도 저렴하고  교류,직류 구분없이 사용할 수 있어 간편하게 사용할 수 있지만,

 

- 매번 기계적으로 스위치를 작동 시키는 방식이기 때문에 작동될 때 철컥하는 잡음이 발생되고 오래 사용하게 되면 접점부위가 마모되어 고장날 수도 있다.

 

 

아두이노와의 연결

 

 

 

위와 같이 제어부분 VCC,GND 전원과, S 신호선을 아두이노 디지털 출력핀에 연결하고

전력부분은 NO 과 Common을 통해 전력이 연결되도록 연결한다.

 

 

샘플프로그램

 

 

1 line : 릴레이에 신호를 보낼 디지털 출력핀

8~11 line : 5초간 가동시키고 5초간 정지시키는 것을 반복한다.

 

  1. 이광수 2020.02.23 05:57

    안녕하세요. 릴레이5v 1ch용 저레벨? 인데 작동이 안돼고 3.3v내리면 트리거가 됩니다. 혹시 스케치에 high를 입력해서 그런건가요? 12v용은 하이,로우 선택형인데 신호시 led만 작동합니다.도움 부탁합니다. 5v 4ch hi,low선택형은 잘 작동을 합니다.
    사용환경은 esp8266 nodemcu ,5v 1ch-d1 mini relay(3.3v작동) ,5v 4ch(작동),12v 2ch(led만작동)

 

브레드보드에 점퍼선으로 임시회로를 구성하는 것은 실습에는 간편하지만 조금만 잘못 움직여도 선이 뽑히거나 접촉불량이 발생하는 등 내구성이 없다. 그래서 실제 사용하는 기기 회로로 제작하려면 튼튼하게 납땜작업을 해야 한다.

 

동일한 회로를 대량으로 제작할 때에는 배선까지 미리 연결된 형태의 전용PCB를 설계해서 제작해야 하지만, 한두개 시험적으로 제작할 때에는 만능기판을 활용해서 수작업으로 전선 납땜하는 방식이 사용된다.     

 

 

만능기판의 종류 :

 

- 크기는 2x8cm 작은 사이즈에서 15x20cm 까지 다양한 크기들이 있으므로 회로 규모에 따라 선택할 수 있다.

 

- 기판 소재에 따라 페놀 수지형과 에폭시 형이 있고, 한 쪽면에서만 납땜 가능한 단면형과 양쪽 아무곳에서나 납땜가능한 양면형이 있는데 페놀수지 단면형이 저렴하고 에폭시 양면형이 조금 더 비싸다.

 

 

 

 

 

 

 

다음과 같이 부드러운 소재로 되어 있어 가위로 임의대로 잘라서 사용할 수 있는 만능기판도 있다.

 

 

 

그리고 다음과 같이 브레드보드와 똑같이 생긴 만능기판도 있는데, 브레드보드에서 구성했던 임시회로 모양 그대로 납땜을 할 수 있고 전원용 라인이 길게 연결되어 있어 브레드보드의 장점을 살릴 수도 있다.

 

 

 

 

 사용방법

 

1) 부품의 배치 : 양면기판 위에 연결하고자 하는 부품들을 배치해서 꽂아 본다. 부픔의 배치 모양에 따라 배선 연결작업이 복잡해 질 수도 있고 단순해질 수도 있으므로 부품 배치 모양을 잘 구성해야 한다. 

 

2) 부품이 배치된 면의 반대쪽 뒷면에 전선이나 납을 이용해서 납땜해서 회로를 구성한다. 배선이 겹치지 않을 경우 기판 에 바로 납땜할 수 있지만 배선이 겹치게 되면 별도 전선을 이용해서 연결해야 한다.

   

 

3) 한번 남땜하면 다시 해체하기 힘들기 때문에 아두이노 보드와 같은 경우 아래와 같이 핀소켓을 납땜하고 아두이노 보드를 착탈식으로 하는 것이 좋다. 아두이노 보드가 고장이 나서 교체할 경우도 있고 나중에 비싼 아두이노 보드만을 빼서 다른 용도로 활용할 수도 있다.      

 

 

 

 

주의사항 : 가혹 만능기판 중에는 홀과 홀사이의 간격이 2.54mm가 아닌 경우도 있다. 아두이노 실습용으로는 홀간 간격이 2.54mm인 것을 구매해야 사용하기 편하므로 구매시 이를 확인해 보아야 한다.

 

 

 

 

아누이노와 여기에 연결된 부품간에는 신호용 전류 정도가 흐르기 때문에 일반적인 듀폰케이블이나 가는 연결 케이블을 사용해도 무방하다. 하지만 모터를 가동시킨다 든지 대형 전구를 가동시킨다 든지 할 때에는 큰 전류가 흐르기 때문에 케이블도 이 용량에 맞는 케이블을 사용해서 연결해 주어야 한다. 그렇지 않으면 기기가 작동을 하지 않거나 열이 발생해서 케이블이 불타 버리는 현상이 발생할 수 있다. 

 

 

케이블의 규격 및 허용 전류     

 

일반적으로 미국에서 사용하는 AWG(American Wire Guauge) 전선규격으로 케이블의 굵기 및 허용 전류치를 사용하는데 AWG값이 커질수록 전선의 굵기가 가늘어 지고 허용전류가 적어진다. 여기에서 허용전류치는 최대치이므로 실제 사용은 두배정도의 용량을 가진 케이블을 사용하는 것이 안전하다.

 

 

-위는 일반 PVC비닐 피복전선 기준이고 실리콘 전선일 경우 2~3배 용량이 더 크다.

 

 

점퍼선 : 아두이노 점퍼선으로 사용하는 듀폰 케이블은 보통 28AWG~24AWG로서 허용 전류는 250mA ~588mA이다.   

 

 

 

 

소형전원용 : 소형기기 전원 공급용 케이블은 다음과 같이 18AWG ~ 26AWG 규격이 많이 사용된다.  

 

 

 

 대용량 케이블 : 파워뱅크라든지 중대형기기 전원 공급용은 굵은 실리콘케이블을 사용하는 것이 좋다.  

 

 

 

 

 

모터연결용 케이블  : 서보모터를 연결하기 위해서는 3개의 선이 필요하고 스테핑모터를 연결하기 위해서는 4선이 필요하므로 모터 연결용으로 3~4선을 함께 구성하고 커넥터까지 연결해 놓은 모터연결용 케이블을 사용하면 편리하다. 

 

 

 

 

 

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