아두이노 릴레이 제어

회로구성

• 릴레이(relay) + 전등(lamp) + 분압기(Potentiometer)

 

동작 요구사항

• 아두이노에 전원이 인가되면 전등 꺼져있는 상태이다.

• 분압기로 전압을 조정하여 임계값(2.5V)보다 커지면 전등에 불이 들어오고 다시 조정하여 작아지면 불이 꺼진다.

• (응용)

    “분압기로 전압을 조정”하는 것을 다른 센서로 활용할 수 있다. 사운드 센서를 이용하면 소리의 크기나 패턴으로 전등을 끄거나 켤 수 있다.

 

릴레이(relay)

• 전자석 원리를 이용한 스위치(기계식) : 코일에 전류가 흐르면 내부의 스위치가 ON, OFF 하는 소자 

• 반도체 릴레이(무접점 릴레이)

• 릴레이는 낮은 전압/전류를 이용하여 더 높은 전압/전류를 제어하는데 많이 사용한다.

릴레이 종류

 

• 릴레이 내부 구조

    NC : Normally Closed (평상시 단락상태)

    NO : Normally Open (평상시 개방상태)

전자석 원리를 이용한 릴레이의 내부 구조

 

• 릴레이 동작원리

    위 그림에 나와있듯이, 5V의 전원으로 전자석을 제어하여 부하에 부하전원(220V) 공급여부를 결정할 수 있다.

    위 그림의 경우, NO 단자에 부하전원이 연결되어 있으므로 평상시에는 부하에 전원이 공급되고 있지 않은 상황이다. 

    5V 전원의 스위치를 ON시키면 전자석이 동작하여 전기자를 끌어당기고, NO와 COM이 연결되어 부하에 부하전원이 공급된다. 즉, 5V로 220V를 제어할 수 있다. 

 

• 릴레이 스펙

    릴레이 스펙은 일반적으로 릴레이 윗면에 표기되어있다. 아래는 릴레이의 데이터 시트를 보인 것으로, 릴레이 스펙을 확인할 수 있다. 

    10A 250VAC : 이 릴레이는 최대 교류250V, 10A 전원을 스위칭할 수 있음

    SRD-05VDC-SL-C : 전자석을 동작시키기 위한 전원(coil voltage)은 직류 5V이고, 코일 전력은 0.36W이며, 부하전원 단자(접점)의 종류는 C 타입이다.

릴레이 데이터시트

접점의 종류

 

• SPST/SPDT/DPST/DPDT

 

• 릴레이 연결 예

    그림의 왼쪽은 부하를, 오른쪽은 제어신호를 연결한다.

릴레이 연결

 

분압기(potentiometer)

• Potentiometer(포텐시오미터) : 변위를 직접 전기저항으로  변환하고,  추가 회로에 의해 저항 변화를 전압 또는 전류 변화로 다시 변환하는 센서를 말하며 저항식과 자기식이 있다.

• 저항식 포텐시오미터 == 가변저항

 

• 가변저항

 

아두이노 제어 함수

데이터 직렬통신을 위한 함수

• Serial.begin(), Serial.print(), Serial.println()

 

아날로그 데이터 입력

• analogRead()

 

 

아두이노 시뮬레이션

 

전체코드

int val = 0;   // value from ADC built in Arduino
int relay = 10;  

void setup()
{
  Serial.begin(9600);  // Serial communication
  pinMode(relay, OUTPUT);
  //digitalWrite(relay, LOW);
}

void loop()
{
  // read voltage from potentiometer
  val = analogRead(A0);  // 0~1023
  
  // Serial monitor
  Serial.print("Read val = ");   
  Serial.print(val);
  Serial.print("   Voltage = ");  
  Serial.println(5.0*val/1024, 4);  // real voltage divided by potentiometer
  
  // Turn on/off the lamp
  if(val > 511)  // over 2.5V
    digitalWrite(relay, HIGH);  // turn on
  else
  	digitalWrite(relay, LOW);  // turn off
}

 

 

Tinkercad 시뮬레이션 결과

 

사운드 센서를 이용한 전열기구 ON/OFF 제어

사운드 센서(ADMP401)

• SparkFun MEMS Microphone Breakout - INMP401
  (https://www.sparkfun.com/products/9868)

    • -3dB roll off at 100Hz and 15kHz

    • 1.5 to 3.3VDC supply voltage

    • Should comfortably output 40mW

    • SNR of -62dBA

• Hookup Guide

     https://learn.sparkfun.com/tutorials/mems-microphone-hookup-guide

ADMP401

 

구현 및 코드

동작 : 박수를 두 번 치면 릴레이가 ON/OFF 한다.

구현 : 릴레이 연결은 동일하며, 사운드 센서의 AUD 단자를 아두이노의 아날로그입력(A0)과 연결한다.

구현 코드

 

구현 동영상

초기에는 전열기구가 꺼져있는 상태이고, 박수를 두 번 치면 전열기구가 켜진다. 다시 두 번 박수를 치면 꺼진다.

박수를 두 번 칠 때마다 전열기구를 ON/OFF한다.