Nota

Ciao, benvenuto nella Community di SunFounder Raspberry Pi, Arduino e ESP32 Enthusiasts su Facebook! Approfondisci Raspberry Pi, Arduino ed ESP32 con altri appassionati.

Perché unirti a noi?

• Supporto Esperto: Risolvi problemi post-vendita e sfide tecniche con l’aiuto della nostra community e del nostro team.

• Impara e Condividi: Scambia suggerimenti e tutorial per migliorare le tue competenze.

• Anteprime Esclusive: Ottieni accesso anticipato agli annunci di nuovi prodotti e alle anteprime.

• Sconti Speciali: Approfitta di sconti esclusivi sui nostri prodotti più recenti.

• Promozioni e Giveaway Festivi: Partecipa a omaggi e promozioni in occasione delle festività.

👉 Pronto a esplorare e creare con noi? Clicca [Qui] e unisciti oggi stesso!

1.3.4 Relè

Introduzione

In questa lezione, impareremo a usare un relè, uno dei componenti più comuni nei sistemi di controllo automatico. Quando la tensione, la corrente, la temperatura o la pressione raggiungono, superano o scendono sotto un valore prestabilito, il relè può connettere o interrompere il circuito, permettendo di controllare e proteggere l’apparecchiatura.

Componenti

Principio

Diodo

Il diodo è un componente elettronico a due terminali con un flusso di corrente unidirezionale. Offre bassa resistenza nella direzione del flusso di corrente e alta resistenza nella direzione opposta. I diodi vengono principalmente utilizzati per prevenire danni ai componenti, in particolare causati dalla forza elettromotrice in circuiti polarizzati.

I terminali di un diodo sono polarizzati, con l’estremità positiva chiamata anodo e quella negativa chiamata catodo. Il catodo è solitamente argentato o dotato di una banda colorata. Il controllo della direzione del flusso di corrente è una delle caratteristiche principali dei diodi: la corrente fluisce dall’anodo al catodo. Il comportamento di un diodo è simile a una valvola di non ritorno. Una delle caratteristiche più importanti è la tensione di corrente non lineare. Se la tensione maggiore è collegata all’anodo, la corrente fluisce dall’anodo al catodo in «polarizzazione diretta»; se invece è collegata al catodo, il diodo non conduce e si ha una «polarizzazione inversa».

Relè

Come sappiamo, il relè è un dispositivo che fornisce connessione tra due o più punti o dispositivi in risposta a un segnale di ingresso. In altre parole, il relè offre isolamento tra il controller e il dispositivo che può funzionare sia in corrente alternata (AC) sia in corrente continua (DC). Riceve segnali da un microcontrollore che funziona in DC e quindi necessita di un relè per creare una connessione. Il relè è estremamente utile quando è necessario controllare grandi quantità di corrente o tensione con un piccolo segnale elettrico.

Ogni relè è composto da 5 parti:

Elettromagnete - Consiste in un nucleo di ferro avvolto da una bobina. Quando passa corrente, diventa magnetico, quindi è chiamato elettromagnete.

Armatura - La striscia magnetica mobile è nota come armatura. Quando la corrente scorre, la bobina si energizza creando un campo magnetico che attiva o disattiva i punti «normalmente aperti» (NO) o «normalmente chiusi» (NC). L’armatura può essere azionata sia con corrente continua (DC) sia alternata (AC).

Molla - Quando non scorre corrente attraverso la bobina dell’elettromagnete, la molla tira l’armatura lontano, impedendo la chiusura del circuito.

Set di contatti elettrici - Ci sono due punti di contatto:

• Normalmente aperto - collegato quando il relè è attivato, disconnesso quando è inattivo.

• Normalmente chiuso - scollegato quando il relè è attivato, collegato quando è inattivo.

Cornice stampata - I relè sono rivestiti in plastica per protezione.

Funzionamento del Relè

Il principio di funzionamento di un relè è semplice. Quando il relè viene alimentato, la corrente inizia a scorrere attraverso la bobina di controllo; di conseguenza, l’elettromagnete si energizza. L’armatura viene così attratta verso la bobina, portando il contatto mobile a unirsi ai contatti «normalmente aperti». In questo modo, il circuito con il carico viene energizzato. Per interrompere il circuito, si verifica il caso opposto: il contatto mobile viene spostato verso i contatti «normalmente chiusi» sotto la forza della molla. In questo modo, l’attivazione e la disattivazione del relè controllano lo stato di un circuito di carico.

Schema Elettrico

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

Per Utenti del Linguaggio C

Passo 2: Apri il file del codice.

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

Passo 3: Compila il codice.

gcc 1.3.4_Relay.c -lwiringPi

Passo 4: Esegui il file eseguibile.

sudo ./a.out

Dopo l’esecuzione del codice, il LED si accenderà. Inoltre, potrai sentire un ticchettio causato dall’apertura del contatto normalmente chiuso e dalla chiusura del contatto normalmente aperto.

Nota

Se, dopo l’esecuzione, il programma non funziona o appare il messaggio di errore: "wiringPi.h: No such file or directory", fai riferimento a Il codice C non funziona?.

Codice

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

int main(void){
    if(wiringPiSetup() == -1){ //se l'inizializzazione di wiring fallisce, stampa un messaggio sullo schermo
        printf("setup wiringPi failed !");
        return 1;
    }
    pinMode(RelayPin, OUTPUT);   //imposta GPIO17(GPIO0) come output
    while(1){
        // Tic
        printf("Relay Open......\n");
        delay(100);
        digitalWrite(RelayPin, LOW);
        delay(1000);
        // Tac
        printf("......Relay Close\n");
        delay(100);
        digitalWrite(RelayPin, HIGH);
        delay(1000);
    }

    return 0;
}

Spiegazione del Codice

digitalWrite(RelayPin, LOW);

Imposta la porta I/O a livello basso (0V), quindi il transistor non è alimentato e la bobina del relè è disattivata. Non si genera forza elettromagnetica, per cui il relè si apre e il LED rimane spento.

digitalWrite(RelayPin, HIGH);

Imposta la porta I/O a livello alto (5V) per alimentare il transistor. La bobina del relè riceve corrente, genera una forza elettromagnetica e il relè si chiude, accendendo il LED.

Per Utenti del Linguaggio Python

Passo 2: Apri il file del codice.

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

Passo 3: Esegui il codice.

sudo python3 1.3.4_Relay.py

Durante l’esecuzione del codice, il LED si accenderà. Inoltre, sentirai un ticchettio causato dall’apertura del contatto normalmente chiuso e dalla chiusura del contatto normalmente aperto.

Codice

Nota

Puoi Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Interrompere il codice seguente. Prima di farlo, però, devi accedere al percorso del codice sorgente come davinci-kit-for-raspberry-pi/python.

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# Imposta GPIO17 come pin di controllo
relayPin = 17

# Funzione di setup per configurazioni iniziali
def setup():
    # Imposta la numerazione GPIO in modalità BCM
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    # Configura relayPin come output,
    # con livello iniziale Alto (3.3V)
    GPIO.setup(relayPin, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

# Funzione principale per il processo di controllo
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)

# Funzione di pulizia per liberare le risorse al termine
def destroy():
    # Spegne il LED
    GPIO.output(relayPin, GPIO.HIGH)
    # Rilascia le risorse
    GPIO.cleanup()

# Se il codice viene eseguito direttamente:
if __name__ == '__main__':
    setup()
    try:
        main()
    # Quando viene premuto 'Ctrl+C', il programma
    # eseguirà la funzione destroy()
    except KeyboardInterrupt:
        destroy()

Spiegazione del Codice

GPIO.output(relayPin, GPIO.LOW)

Imposta il pin del transistor a livello basso per aprire il relè, lasciando il LED spento.

time.sleep(1)

Attende per 1 secondo.

GPIO.output(relayPin, GPIO.HIGH)

Imposta il pin del transistor a livello alto per attivare il relè e accendere il LED.

Immagine del Fenomeno