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1.3.4 Relé
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Introducción
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En esta lección, aprenderemos a utilizar un relé. Es uno de los componentes 
comúnmente usados en sistemas de control automático. Cuando el voltaje, 
corriente, temperatura, presión, etc., alcanza, supera o se encuentra por 
debajo de un valor predeterminado, el relé conectará o interrumpirá el circuito 
para controlar y proteger el equipo.

Componentes
--------------

.. image:: img/list_1.3.4.png

Principio
------------

**Diodo**

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite el flujo 
de corriente en una sola dirección. Ofrece baja resistencia en la dirección 
de flujo de corriente y alta resistencia en la dirección opuesta. Los diodos 
se utilizan principalmente para prevenir daños a componentes, especialmente 
debido a fuerzas electromotrices en circuitos polarizados.

.. image:: img/image344.png

Los dos terminales de un diodo están polarizados, con el extremo positivo 
denominado ánodo y el extremo negativo denominado cátodo. El cátodo suele 
estar marcado con una banda de color o en plata. Controlar la dirección del 
flujo de corriente es una de las características clave de los diodos: 
la corriente en un diodo fluye del ánodo al cátodo. El comportamiento de un 
diodo es similar al de una válvula de retención. Una de las características más 
importantes de un diodo es su voltaje de corriente no lineal. Si se conecta un 
voltaje mayor al ánodo, entonces la corriente fluye del ánodo al cátodo; a este 
proceso se le conoce como polarización directa. Sin embargo, si el voltaje mayor 
se conecta al cátodo, el diodo no conduce electricidad, y el proceso se llama 
polarización inversa.

**Relé**

Como sabemos, el relé es un dispositivo utilizado para proporcionar conexión 
entre dos o más puntos o dispositivos en respuesta a la señal de entrada aplicada. 
En otras palabras, los relés proporcionan aislamiento entre el controlador y el 
dispositivo, ya que los dispositivos pueden funcionar tanto en CA como en CC. 
Sin embargo, reciben señales de un microcontrolador que funciona en CC, por lo 
que se requiere un relé para cerrar esa brecha. El relé es extremadamente útil 
cuando se necesita controlar una gran cantidad de corriente o voltaje con una 
señal eléctrica pequeña.

Un relé tiene 5 partes:

**Electroimán** - Consiste en un núcleo de hierro envuelto en una bobina de 
alambre. Cuando pasa electricidad, se vuelve magnético, por lo que se le llama 
electroimán.

**Armadura** - La tira magnética móvil se conoce como armadura. Cuando la 
corriente fluye a través de ella, la bobina se energiza, produciendo un 
campo magnético que se utiliza para abrir o cerrar los puntos normalmente 
abiertos (N/O) o normalmente cerrados (N/C). La armadura puede ser accionada 
tanto por corriente continua (CC) como por corriente alterna (CA).

**Resorte** - Cuando no hay corriente en la bobina del electroimán, el resorte 
aleja la armadura, evitando que el circuito se complete.

Conjunto de **contactos eléctricos** - Existen dos puntos de contacto:

- Normalmente abierto: conectado cuando el relé está activado, y desconectado cuando está inactivo.

- Normalmente cerrado: no conectado cuando el relé está activado, y conectado cuando está inactivo.

**Marco moldeado** - Los relés están cubiertos con plástico para protección.

**Funcionamiento del Relé**

El principio de funcionamiento del relé es sencillo. Cuando se alimenta el relé, 
la corriente comienza a fluir a través de la bobina de control; como resultado, 
el electroimán se energiza. Entonces, la armadura es atraída hacia la bobina, 
uniendo el contacto móvil con los contactos normalmente abiertos, energizando 
el circuito de carga. Para interrumpir el circuito, el contacto móvil se mueve 
hacia los contactos normalmente cerrados por la fuerza del resorte. De esta forma, 
el encendido y apagado del relé puede controlar el estado de un circuito de carga.

.. image:: img/image142.jpeg

Diagrama Esquemático
---------------------------

.. image:: img/image345.png


Procedimientos Experimentales
---------------------------------

**Paso 1:** Construye el circuito.

.. image:: img/image144.png
    :width: 800

    

Para Usuarios de Lenguaje C
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

**Paso 2**: Abre el archivo de código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/1.3.4

**Paso 3:** Compila el código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 1.3.4_Relay.c -lwiringPi

**Paso 4:** Ejecuta el archivo compilado.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Después de ejecutar el código, el LED se encenderá. Además, puedes
escuchar un "tic-tac" causado por la apertura del contacto normalmente cerrado y 
el cierre del contacto normalmente abierto.

.. note::

    Si no funciona después de ejecutarlo, o aparece un mensaje de error: "wiringPi.h: No such file or directory", consulta :ref:`faq_c_nowork`.

**Código**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>
    #define RelayPin 0

    int main(void){
        if(wiringPiSetup() == -1){ //si la inicialización de wiring falla, imprime mensaje en pantalla
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1;
        }
        pinMode(RelayPin, OUTPUT);   //configura GPIO17 (GPIO0) como salida
        while(1){
            // Tick
            printf("Relay Open......\n");
            delay(100);
            digitalWrite(RelayPin, LOW);
            delay(1000);
            // Tock
            printf("......Relay Close\n");
            delay(100);
            digitalWrite(RelayPin, HIGH);
            delay(1000);
        }

        return 0;
    }

**Explicación del Código**

.. code-block:: c

    digitalWrite(RelayPin, LOW);

Configura el puerto I/O a nivel bajo (0V), por lo que el transistor no se energiza
y la bobina no recibe energía. No hay fuerza electromagnética, por lo que
el relé se abre y el LED no se enciende.

.. code-block:: c

    digitalWrite(RelayPin, HIGH);

Configura el puerto I/O a nivel alto (5V) para energizar el transistor. La bobina
del relé recibe energía y genera fuerza electromagnética; el relé se cierra y el LED se enciende.

Para Usuarios de Lenguaje Python
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

**Paso 2:** Abre el archivo de código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python

**Paso 3:** Ejecuta.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 1.3.4_Relay.py

Mientras el código se ejecuta, el LED se enciende. Además, puedes escuchar
un "tic-tac" causado por la apertura del contacto normalmente cerrado y el cierre del
contacto normalmente abierto.

**Código**

.. note::

    Puedes **Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener** el código a continuación. Antes de eso, necesitas dirigirte a la ruta del código fuente como ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python``.
    
.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    import RPi.GPIO as GPIO
    import time

    # Configurar GPIO17 como pin de control
    relayPin = 17

    # Definir una función de configuración inicial
    def setup():
        # Configurar los modos de GPIO al sistema de numeración BCM
        GPIO.setmode(GPIO.BCM)
        # Configurar el modo de relayPin a salida,
        # y el nivel inicial en alto (3.3V)
        GPIO.setup(relayPin, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

    # Definir la función principal para el proceso principal
    def main():
        while True:
            print ('Relay open...')
            # Tick
            GPIO.output(relayPin, GPIO.LOW)
            time.sleep(1)
            print ('...Relay close')
            # Tock
            GPIO.output(relayPin, GPIO.HIGH)
            time.sleep(1)

    # Definir una función destroy para limpiar todo al
    # terminar el script
    def destroy():
        # Apagar el LED
        GPIO.output(relayPin, GPIO.HIGH)
        # Liberar recursos
        GPIO.cleanup()                    

    # Si ejecutas este script directamente, haz:
    if __name__ == '__main__':
        setup()
        try:
            main()
        # Cuando se presiona 'Ctrl+C', el programa secundario
        # destroy() se ejecutará.
        except KeyboardInterrupt:
            destroy()

**Explicación del Código**

.. code-block:: python

    GPIO.output(relayPin, GPIO.LOW)

Configura los pines del transistor a nivel bajo para abrir el relé, y el LED no se enciende.

.. code-block:: python

    time.sleep(1)

Espera durante 1 segundo.

.. code-block:: python

    GPIO.output(relayPin, GPIO.HIGH)

Configura los pines del transistor a nivel alto para activar el relé; el LED
se enciende.

Imagen del Fenómeno
------------------------

.. image:: img/image145.jpeg