استخدام مفتاح ريد للتحكم في مرحل وأحمال التيار المتردد/المستمر باستخدام أردوينو

استخدام مفتاح ريد للتحكم في مرحل وأحمال التيار المتردد/المستمر باستخدام أردوينو

في هذا الدرس سنستكشف كيفية استخدام مفتاح ريد بالتعاون مع لوحة أردوينو للتحكم في ريليه يمكنه إدارة أحمال التيار المتردد (AC) والتيار المستمر (DC). يعمل مفتاح ريد كمستشعر مغناطيسي، مما يتيح لنا تفعيل الريليه اعتمادًا على قرب المغناطيس. هذا التكوين مثالي لتطبيقات مثل الإنذارات والإضاءة الآلية أو أي سيناريو ترغب فيه بالتحكم بالأجهزة استنادًا إلى وجود أو عدم وجود مجال مغناطيسي. النتيجة ستكون دائرة تعمل بشكل كامل يمكنها تشغيل أو إيقاف ضوء أو إنذار اعتمادًا على حالة مفتاح ريد.

بينما نبني هذا المشروع، سنناقش المكونات الرئيسية المشاركة، بما في ذلك مفتاح الرييد (reed switch)، المرحّل (relay)، والأردوينو. لمفتاح الرييد ثلاثة دبابيس: VCC (الطاقة)، GND (الأرضي)، وOUTPUT (الإشارة). عند اقتراب مغناطيس، يغلق المفتاح، مما يسمح لسن الإشارة بالانتقال إلى حالة عالية (HIGH)، ومن ثم تفعيل المرحّل. يعمل المرحّل كمفتاح للأحمال ذات الجهد الأعلى، مما يجعله مناسبًا للتحكم في أجهزة مثل المصابيح أو الإنذارات.

لعرض توضيحي بصري ولمزيد من التوضيح، تأكد من الاطلاع على الفيديو المرفق (في الفيديو عند 00:00).

شرح الأجهزة

تتضمن المكونات الرئيسية لهذا المشروع مفتاح ريد ووحدة مرحل ولوحة أردوينو. مفتاح ريد هو مستشعر مغناطيسي يغلق نقاط اتصاله عندما يكون المغناطيس قريبًا، مما يسمح بمرور التيار عبر دبوس الإخراج. يرسل هذا الدبوس إشارة إلى المرحل، الذي يمكنه التحكم بأجهزة ذات جهد عالٍ بأمان.

تم تصميم وحدة المرحل للتحكم بالأحمال الأكبر. لديها ثلاث توصيلات رئيسية: المشترك (COM)، والمفتوح عادة (NO)، والمغلق عادة (NC). عندما يتم تفعيل المرحل بواسطة الأردوينو، فإنه يربط دبوس COM بدبوس NO، مما يسمح بتدفق التيار إلى الجهاز المتصل. يتيح هذا الإعداد تحكماً مرناً في مختلف الأجهزة الكهربائية دون توصيل الأردوينو مباشرة بجهود عالية. المضخم الرئيسي المستخدم لتضخيم إشارة المفتاح المقروء هو المضخم التشغيلي LM393

ورقة بيانات الوحدة

المصنّع	غير معروف
جهد المنطق/الإدخال والإخراج	3.3 فولت - 5 فولت
جهد التغذية	5 فولت
تيار الخرج (لكل قناة)	10 A كحد أقصى
تيار الذروة (لكل قناة)	16 A كحد أقصى
إرشادات تردد تعديل عرض النبضة (PWM)	غير قابل للتطبيق
عتبات منطقية للمدخلات	2.5 فولت كحد أدنى (مرتفع)
هبوط الجهد / R_{المصرف-المصدر (في وضع التشغيل)}/ التشبع	0.1 فولت نموذجي
الحدود الحرارية	85 °C كحد أقصى
حزمة	تثبيت على لوحة الدوائر المطبوعة

تعليمات الأسلاك

لتوصيل النظام كهربائياً، ابدأ بتوصيل مفتاح ريد. صِل دبوس VCC الخاص بمفتاح الريد بمخرج 5V في لوحة Arduino، وصِل دبوس GND بأحد دبابيس الأرضي في لوحة Arduino. يجب توصيل دبوس OUTPUT الخاص بمفتاح الريد إلى الدبوس الرقمي2على الأردوينو. سيسمح ذلك للأردوينو بقراءة حالة مفتاح ريد.

بعد ذلك، قم بتوصيل وحدة المرحل. وصل دبوس VCC في وحدة المرحل بمخرج 5V على الأردوينو، ووصل دبوس GND بالأرضي. يجب توصيل دبوس الإدخال الخاص بالمرحل، الذي يتحكم في عمله، إلى دبوس رقمي10على الأردوينو. أخيرًا، قم بتوصيل الحمل (مثل مصباح كهربائي) إلى طرفي المرحّل المشترك والمفتوح عادةً، مع التأكد من أن الحمل مناسب لمواصفات المرحّل.

أمثلة على الكود وشرح تفصيلي

يقوم مقطع الشيفرة التالي بتهيئة الأطراف وإعداد الاتصال التسلسلي لأغراض التصحيح. مفتاح ريد متصل بالدبوس2, بينما يتم التحكم في المرحل عبر الدبوس10.


int LD = 200; // time in milliseconds to wait before making another reading.

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(10, OUTPUT); // connected to relay
    pinMode(2, INPUT); // reed switch input pin 2  
    Serial.println("Robojax Test: Reed switch");
}

في دالة الحلقة، يتم فحص حالة مفتاح القصب (reed switch) باستمرار. إذا كان المفتاح مغلقًا (مما يدل على وجود مغناطيس)، يتم تشغيل المرحل. إذا كان المفتاح مفتوحًا، يتم إيقاف تشغيل المرحل بعد تأخير قدره 5 ثوانٍ، مما يتيح فترة سماح قبل إيقافه.


void loop() {
    if(digitalRead(2)){
      Serial.println("Switch ON "); 
      digitalWrite(10, LOW); // Turn the relay ON    
      delay(LD); 
    }else{
      delay(5000); // wait 5 seconds before turning the alarm off
      digitalWrite(10, HIGH); // Turn the relay OFF
    }
}

يتيح هذا الكود مرونة في التحكم في المرحّل بناءً على حالة مفتاح ريد. يمكنك تعديل التوقيت وسلوك التشغيل عن طريق تغيير قيم التأخير أو طريقة التحكم في المرحّل بناءً على إشارة المفتاح.

عرض توضيحي / ما الذي تتوقعه

عند اكتمال الإعداد، يجب أن يؤدي تقريب مغناطيس إلى مفتاح الرييد إلى تفعيل المرحل، مما يشعل الضوء أو الإنذار المتصل. إذا تم إزالة المغناطيس، سيبقى الضوء مضاءً لفترة تأخير محددة قبل أن ينطفئ، مما يوفر وقتًا احتياطيًا للمستخدم. تأكد من اختبار النظام للتأكد من أن المرحل يتصرف كما هو متوقع ويستجيب بشكل صحيح لمفتاح الرييد.