Moduł przekaźnikowy 16 kanałowy, napięcie przekaźnika 5V stałe

Moduł przekaźnikowy 16 kanałowy, napięcie przekaźnika 5V stałe

Wprowadzenie

Ten projekt rozwiązuje krytyczną wadę konstrukcyjną występującą w wielu 16-kanałowych modułach przekaźników 5V. Chociaż moduły te są sprzedawane jako urządzenia 5V, regulator napięcia na płytce często dostarcza stabilne 5V tylko do obwodów transoptorów, pozostawiając cewki przekaźników zasilane pełnym, niestabilizowanym napięciem wejściowym. Jeśli zasilisz moduł napięciem wyższym niż 5V—takim jak 9V lub 12V—ryzykujesz uszkodzenie przekaźników i podłączonych urządzeń.

Ten przewodnik pokazuje prostą i skuteczną poprawkę sprzętową, która zapewnia, że cewki przekaźników zawsze otrzymują prawidłowe 5V, niezależnie od napięcia wejściowego. Jest to kluczowa modyfikacja dla każdego projektu, w którym niezawodność ma znaczenie. Oto kilka praktycznych zastosowań, w których ta poprawka jest niezbędna:

• Budowa centrali automatyki domowej sterującej 16 różnymi urządzeniami (oświetlenie, wentylatory, grzejniki) z jednego zasilacza o wyższym napięciu.
• Tworzenie przemysłowego panelu sterowania, w którym używane jest zasilanie przemysłowe 24V, ale logika i przekaźniki wymagają stabilnych 5V.
• Modernizacja istniejącej 16-kanałowej płytki przekaźników w celu obsługi szerszego zakresu napięć wejściowych bez ryzyka awarii komponentów.

Przegląd sprzętu

Sedno problemu leży w dystrybucji zasilania modułu. Napięcie wejściowe (np. 12V) jest podawane na regulator napięcia (często LM2596), który obniża je do czystych 5V. Jednak te stabilizowane 5V są kierowane tylko do zasilania transoptorów, które izolują sygnały sterujące. Cewki przekaźników i układy sterujące ULN2003 są błędnie podłączone bezpośrednio do surowej linii napięcia wejściowego. Oznacza to, że wejście 12V dostarczałoby 12V do cewek przekaźników 5V, powodując ich przegrzewanie i ostateczną awarię.

Film wyraźnie pokazuje ten problem. Przy napięciu wejściowym 8,72V cewka przekaźnika otrzymuje zmierzone 7,75V, co jest niebezpiecznie wysoką wartością dla komponentu przeznaczonego na 5V (na filmie w 03:17).

Sprzęt/Komponenty

• 16-kanałowy moduł przekaźników 5V
• Lutownica i cyna
• Obcinaczki do drutu / ściągacz izolacji
• Ostry nóż lub narzędzie do cięcia
• Kawałek przewodu montażowego
• Multimetr do testów
• Zasilacz (np. 9V lub 12V) do testów

Schemat podłączenia

Poprawka polega na prostej procedurze ponownego okablowania. Celem jest odłączenie ścieżki zasilania, która zasila układy ULN2003 i cewki przekaźników z surowego wejścia, i podłączenie ich do stabilizowanego wyjścia 5V. Film zawiera szczegółowy schemat poprawionego obwodu (na filmie w 03:45).

Oto proces krok po kroku pokazany na filmie:

1. Zidentyfikuj ścieżkę zasilania: Najpierw prześledź ścieżki PCB, aby znaleźć, gdzie surowe napięcie wejściowe jest kierowane do układów sterujących ULN2003. Na filmie jest to ścieżka biegnąca pod kondensatorem do pinu 1 układów sterujących (na filmie w 05:15).
2. Przetnij ścieżkę: Używając ostrego noża, ostrożnie przetnij tę ścieżkę zasilania. To odłącza układy sterujące i cewki przekaźników od surowego napięcia wejściowego. Film pokazuje to cięcie wykonane w 05:56.
3. Zweryfikuj odłączenie: Użyj multimetru w trybie ciągłości, aby potwierdzić, że napięcie wejściowe nie dociera już do układów sterujących (na filmie w 06:11).
4. Przylutuj nowy przewód: Przylutuj nowy przewód od punktu stabilizowanego wyjścia 5V (który wcześniej zasilał tylko transoptory) do teraz odłączonego punktu zasilania, który zasila układy sterujące i przekaźniki. Film pokazuje przeciągnięcie przewodu przez istniejący otwór na płytce, aby dotrzeć do wspólnego pinu przekaźników (na filmie w 07:06).
5. Przetestuj poprawkę: Zasil moduł napięciem wyższym niż 5V (np. 15V) i sprawdź multimetrem, czy cewki przekaźników otrzymują teraz dokładnie 5V (na filmie w 07:37).

Wyjaśnienie kodu

Dostarczony kod Arduino to prosty program testowy, który cyklicznie przełącza wszystkie 16 kanałów przekaźników. Możesz go użyć do weryfikacji, czy Twoja poprawka sprzętowa działa poprawnie.

Najważniejszą częścią do skonfigurowania jest tablica controlPin. Definiuje ona, które piny Arduino są podłączone do pinów wejściowych modułu przekaźników.

const int controlPin[16] = {2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,A0,A1,A2,A3,A4}; // zdefiniuj piny

Zmodyfikuj tę listę, aby pasowała do Twojego rzeczywistego okablowania. Kod używa pinów cyfrowych 2-12 oraz pinów analogowych A0-A4, ale możesz je zmienić na dowolne dostępne piny I/O na swojej płytce.

Kolejną kluczową zmienną jest triggerType. Domyślnie jest ustawiona na LOW, co jest powszechne dla wielu modułów przekaźników.

const int triggerType = LOW;// typ Twojego przekaźnika

Jeśli Twój moduł przekaźników jest "aktywny HIGH" (co oznacza, że wysyłasz sygnał HIGH, aby go włączyć), możesz zmienić to na HIGH. Funkcja channelControl() obsługuje logikę dla obu typów, więc wystarczy dostosować tylko tę jedną zmienną.

Wreszcie zmienna loopDelay kontroluje pauzę między każdym kanałem w cyklu testowym.

int loopDelay = 1000;// opóźnienie w pętli

Możesz ją dostosować, aby przyspieszyć lub spowolnić test.

Projekt na żywo/Demonstracja

Po poprawce film pokazuje moduł działający idealnie przy napięciu wejściowym 15V. Multimetr pokazuje napięcie wejściowe 15V, podczas gdy stabilizowane napięcie na cewce przekaźnika wynosi stabilne i bezpieczne 5V (na filmie w 08:10). Przekaźniki włączają się i wyłączają z charakterystycznym kliknięciem, potwierdzając, że poprawka zakończyła się sukcesem, a moduł może teraz obsługiwać wyższe napięcia wejściowe bez uszkodzeń.

Rozdziały

• [00:00] Wprowadzenie do problemu napięcia w 16-kanałowym przekaźniku
• [00:34] Identyfikacja wady konstrukcyjnej
• [01:56] Demonstracja problemu z napięciem
• [03:45] Schemat poprawionego obwodu
• [05:07] Przecięcie nieprawidłowej ścieżki zasilania
• [06:34] Lutowanie nowego połączenia 5V
• [07:37] Testowanie poprawki przy napięciu wejściowym 15V
• [08:24] Podsumowanie i wnioski końcowe

Obrazy

16 Channel Relay module

16 Channel Relay Module -3

16 Channel Relay Module -2

16 Channel Relay Module size

16 Channel Relay Module IC and Optocouplers

16 Channel Relay Module

16 Channel Relay module 12V vs 5V difference

16 Channel Relay module

16 Channel Relay Module -3

16 Channel Relay Module -2

16 Channel Relay Module size

16 Channel Relay Module IC and Optocouplers

16 Channel Relay Module

16 Channel Relay module 12V vs 5V difference

/*
 * Arduino code to control 16 channel relay with Arduino UNO
 * 
 * Written by Ahmad Shamshiri for Robojax.com on Sunday, October 8, 2018 
 * at 10:35 in Ajax, Ontario, Canada
 * Watch video instructions for this code: https://youtu.be/Q9aBI4ELKC4
 * 
 * This code is "AS IS" without warranty or liability. Free to be used as long as you keep this note intact.
 * This code has been downloaded from Robojax.com
    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
    it under the terms of the GNU General Public License as published by
    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
    (at your option) any later version.

    This program is distributed in the hope that it will be useful,
    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
    GNU General Public License for more details.

    You should have received a copy of the GNU General Public License
    along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
 */


const int controlPin[16] = {2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,A0,A1,A2,A3,A4}; // define pins

const int triggerType = LOW;// your relay type
int loopDelay = 1000;// delay in loop
int tmpStat =1;


void setup() {
  for(int i=0; i<16; i++)
  {
    pinMode(controlPin[i], OUTPUT);// set pin as output
    if(triggerType ==LOW){
      digitalWrite(controlPin[i], HIGH); // set initial state OFF for low trigger relay
    }else{
       digitalWrite(controlPin[i], LOW); // set initial state OFF for high trigger relay     
    }
  }
  
  Serial.begin(9600);// initialize serial monitor with 9600 baud
}

void loop() {

  for(int i=0; i<16; i++)
  {

   channelControl(i,tmpStat,200);// turn each relay ON for 200ms

    
  }
  if(tmpStat)
  {
    tmpStat=0;
  }else{
    tmpStat=1;
  }
 Serial.println("===============");
 //channelControl(6,1, 2000); // turn relay 7 ON for 2 seconds
 //channelControl(6,0, 5000); // turn relay 7 OFF for 5 seconds
 //channelControl(9,1, 3000); // turn relay 10 OFF for ever

 delay(loopDelay);// wait for loopDelay ms
          
}

/*
 * funciton: channelControl
 * turns ON or OFF specific relay channel
 * @param relayChannel is integer value channel from 0 to 15
 * @param action is 1 for ON or 0 for OFF
 * @param t is time in milliseconds
 */
void channelControl(int relayChannel, int action, int t)
{
  int state =LOW;
  String statTXT =" ON";
  if(triggerType == LOW)
  {    
    if (action ==0)// if OFF requested
    {
      state = HIGH;
      statTXT = " OFF";
    }
    digitalWrite(controlPin[relayChannel], state);
    if(t >0 )
    {
      delay(t);
    }
       Serial.print ("Channel: ");
       Serial.print(relayChannel); 
       Serial.print(statTXT);
       Serial.print(" - "); 
       Serial.println(t);        
  }else{
    if (action ==1)// if ON requested
    {
      state = HIGH;     
    }else{
      statTXT = " OFF";    
    }
    digitalWrite(controlPin[relayChannel], state);
    if(t >0 )
    {
      delay(t);
    }
       Serial.print ("Channel: ");
       Serial.print(relayChannel); 
       Serial.print(statTXT);
       Serial.print(" - "); 
       Serial.println(t);    
  }

}