注釈

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2.16 別の回路を制御する

このレッスンでは、Raspberry Pi Pico 2 Wと リレー を使用して、別の回路を制御する方法を学びます。リレーは低電圧回路（例えばPico）で制御され、高電圧回路を操作するスイッチのような役割を果たします。例えば、リレーを使ってランプや他のデバイスをオンにすることができ、電化製品の自動化が可能になります。

警告

電化製品の改造には大きな危険が伴いますので、安易に試さず、専門家の指導のもとで行ってください。

ここでは、リレーを使って回路を制御する簡単な回路を例として、ブレッドボード電源モジュールを使ってその方法を示します。

必要な部品

このプロジェクトで必要な部品は以下の通りです。

全ての部品がセットになったキットを購入するのが便利です。こちらのリンクをご覧ください：

名前

このキットのアイテム

リンク

Pico 2 Wスターターキット

450+

Pico 2 W Kit

また、以下のリンクから部品を個別に購入することもできます。

SN

コンポーネント

数量

リンク

1

Pico 2 Wの概要

1

2

マイクロUSBケーブル

1

3

ブレッドボード

1

買う

4

ジャンパーワイヤー

数本

買う

5

トランジスタ

1(S8050)

買う

6

ダイオード

1

7

リレー

1

買う

配線

まず、リレーを制御するための低電圧回路を作成します。 リレーを駆動するには高電流が必要なので、トランジスタが必要で、ここではS8050を使用します。

sch_relay_1

  • リレーの作動：

    • Picoが 高い信号 （3.3V）をGP15に出力すると、トランジスタがリレーのコイルを励起します。

    • トランジスタはリレーを通じて電流が流れることを許可し、その内部のスイッチを作動させます。

    • リレーが切り替わる際に「カチッ」という音が鳴り、負荷回路が制御されていることを示します。

  • フライバックダイオード：

    • ダイオードはリレーのコイルに並列に配置され、リレーがオフになったときに発生する電圧スパイクからトランジスタを保護します。

回路図

wiring_relay_1

次のコードはリレーを制御し、接続された回路を2秒ごとにオンとオフに切り替えます。

注釈

  • pico-2w-kit-main/micropython から 2.16_control_another_circuit.py ファイルを開くか、このコードをThonnyにコピーして、「実行」をクリックするか、F5を押して実行します。

  • 正しいインタープリター「MicroPython（Raspberry Pi Pico）」が右下に選択されていることを確認してください。

import machine
import utime

# GP15に接続されたリレーピンを初期化
relay = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)

while True:
    relay.value(1)  # リレーをオンにする
    utime.sleep(2)  # 2秒待つ
    relay.value(0)  # リレーをオフにする
    utime.sleep(2)  # 2秒待つ

コードが実行されていると、リレーから「カチッ」という音が2秒ごとに聞こえ、回路がオンとオフに切り替わることがわかります。

実験してみよう

  • タイマーを設定する: コードを修正して、リレーを10分間オンにした後、自動的にオフにするようにしてみましょう。

  • 家庭用電化製品を制御する: 適切なガイドラインのもとで、リレーを使って高電圧デバイスを接続し、照明やファンのオン・オフなどの自動化タスクを試してみましょう。

    • 回路は次のようになります。外部回路の制御を安全にデモンストレーションするために、Li-poチャージャーモジュールを追加し、LEDを駆動します。これにより、リレーを使って高電圧デバイス（家庭用電化製品）を制御する方法がシミュレートされます。回路を次のように修正します：

      sch_relay_2

      wiring_relay_2

    • リレーを制御するコード：

      import machine
import utime

# GP15に接続されたリレーピンを初期化
relay = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)

while True:
    relay.value(1)  # リレーをオンにする
    utime.sleep(2)  # 2秒待つ
    relay.value(0)  # リレーをオフにする
    utime.sleep(2)  # 2秒待つ

      リレーが作動すると（GP15が高い信号を出力する）、リレーの通常開（NO）ピンと共通（C）ピンが接続され、外部のLi-poチャージャーモジュールがLEDを通じて流れます。LEDが点灯し、リレーがどのように外部の電化製品を制御できるかをシミュレートします。

      リレーが非作動状態になると（GP15が低い信号を出力する）、通常開（NO）ピンが共通（C）ピンから切り離され、外部電力が遮断され、LEDが消灯します。

家庭用電化製品を制御する際の安全上の考慮事項

この例では、LEDとLi-poチャージャーモジュールを使用してリレー制御を示しています。高電圧デバイス（家庭用電化製品）を制御する場合は、以下の点に留意してください：

  • 適切な電圧定格: 使用する電化製品に適した電圧と電流に対応したリレーを使用してください。

  • 絶縁: 安全のため、低電圧制御回路（Picoのような）と高電圧回路（電化製品）との間に適切な絶縁を確保してください。

  • ヒューズ保護: 短絡や過負荷から保護するために、ヒューズや回路ブレーカーを追加することを検討してください。

  • 専門家の指導: 高電圧回路を扱う際は、常に専門家の指導を受け、安全な操作を確保してください。

このプロジェクトは、家庭用自動化の基盤として、照明やファンなどのデバイスをタイマーやセンサーを使用して制御するシステムを構築するための出発点になります。

NC端子の使用

  • COMとNCの間に制御回路を接続すると：

    • リレーが励起されていないときは回路が閉じ（ON）ます。

    • リレーが励起されると回路が開き（OFF）ます。

    • 例：外部デバイスの制御

    • 警告：適切な知識と安全対策なしで高電圧デバイスを制御しないでください。

  • 小型DCモーターや他のデバイスを制御したい場合：

    • LEDを制御したいデバイスに置き換えます。

    • デバイスの電圧と電流の要件が適合することを確認してください。

    • デバイスに適切な電源を提供してください。

    • リレーのCOMとNO（またはNC）端子にデバイスを直列に接続します。

結論

リレーを使って外部回路を制御することにより、LEDや高電圧の電化製品をオン・オフする方法を学びました。これにより、コードを使って制御可能な自動化されたスマートデバイスを作成でき、家庭用自動化や他のプロジェクトに無限の可能性が広がります。