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Arduino y los Relés

Relés o Relaiys

Objetivos

 

 

    • Conocer los Relés.
    • El primer circuito con un relé.
    • Los contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados

 

Material requerido.

ArduinoUNOArduino Uno o similar.

  • Esta sesión acepta cualquier otro modelo.

 

Img_3_4 Img_3_6 Una Protoboard más cables.
componenteImg_3_52 x diodos LED y 2 x resistenciade 330Ω.
2N2222Un transistor 2N2222

  • Comprobad que lleva rotulada esta referencia, porque el sensor de temperatura es similar.
releRele keyes con montura

Un pequeño Relé.

Independiente o con montura keyes

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Que es un relé y para qué sirve

 

Símbolo del rele

 

Un relé es un interruptor que podemos activar mediante una señal eléctrica. En su versión más simple es un pequeño electro-imán que cuando lo excitamos mueve la posición de un contacto eléctrico de conectado a desconectado o viceversa.

El símbolo del relé muestra la bobina y en este caso, un accionador que conmuta entre dos contactos, pero también existen relés de múltiples contactos. Mediante una señal de control de poca intensidad que excite la bobina podemos conmutar grandes tensiones o intensidades.

Hemos visto cómo usar un transistor para hacer lo mismo,  ¿Porque entonces usar relés?

 
  • En primer lugar, los relés llevan entre nosotros desde finales del siglo 19 (y nadie ha sido todavía capaz de convertirlos en obsoletos), es una tecnología muy probada y bien establecida en la industria y además sirve para cosas que son problemáticas para los transistores.
  • Hay límites en la corriente que un transistor puede aceptar, pero un relé se puede diseñar para que aguante cualquier carga, porque basta con los extremos metálicos de los contactos lo soporten.
  • Aísla completamente el circuito de control del de potencia, lo que tiene su importancia especialmente en líneas de media y alta tensión.
 

Normalmente usaremos un relé cuando se requiera conmutar grandes picos de tensión o intensidad como por ejemplo arrancando motores de corriente alterna de una cierta potencia. En cambio el transistor es preferible como conmutador, para pequeñas cargas y cuando la velocidad de conmutación sea una cuestión importante

 
  • Un transistor conmuta varios millones de veces más rápido que un relé.
 

En la práctica, con Arduino es más sencillo utilizar un relé para encender una luz fluorescente o la calefacción,  que buscar un transistor de características adecuadas.

Aunque hay relés que necesitan muy poca potencia para excitar  la bobina, por regla general Arduino se quedará corto y vamos a tener que usar un transistor que nos resuelva la papeleta.

El ejemplo que veremos a continuación incluye un circuito de transistor / relé completo que nos permitirá atacar cualquier proyecto casero que nos propongamos.

 

Circuito típico relé / transistor

 

Diagrama conexion

 

Cuando ponemos un valor HIGH en el pin de control,  El transistor pasa a saturación  y la corriente entre emisor y colector excita la bobina del relé, haciendo que el contacto cambie de posición (y haciendo además un clic muy agradable).

Si ponemos LOW en el pin de control el transistor entra en corte e impide el flujo de corriente por lo que la bobina cae y el contacto de salida vuelve a su posición de reposo.

La salida del relé consta de 3 pines y no de dos como se podría esperar.  El motivo es que la conexión entre los pines de salida 2 y 3 es de tipo normalmente abierto (circuito abierto sin excitar) y entre los pines 2 y 4 es normalmente cerrado (circuito cerrado sin excitar la bobina).

Con un relé funcionando como normalmente abierto podemos hacer unas luces de emergencia. Mientras hay corriente el relé esta excitado y el circuito abierto, pero si se va la luz, el contacto normalmente abierto se cierra y si hay una batería se encenderán las luces de emergencia automáticamente.

Luces de emergencia

Para nuestro ejemplo podemos utilizar un LED rojo y otro verde para marcar la situación. Veremos que se enciende uno u otro, pero nunca ambos (como corresponde a una señal de alarma).

 

Circuito para protoboard

 

Por una vez, y sin que sirva de precedente, no vamos a incluir un esquema de Protoboard para el circuito porque el pinout (patillaje) de un relé depende del fabricante y del modelo y sería poco práctico establecer  múltiples diagramas de protoboard.

Además, el circuito básico del transistor de la sesión anterior es exactamente el mismo que este y bastaría reemplazar el motor por los contactos de control del relé por una parte, y por la otra buscar en el relé cual son los pines de normalmente abierto y normalmente cerrado, y conectar un LED a cada uno con una resistencia común.

 
  • Lo más recomendable seria buscar en internet la hoja de características del relé de que dispongamos y ver en la descripción del fabricante que es cada pin.
  • Si por cualquier motivo no pudiésemos conseguir las especificaciones, suele ser bastante fácil determinar los pines de control (porque suelen estar próximos) y para saber cuál es contacto NA o NC hay que hacer pruebas con los LEDs (suelen ser 3 pines próximos entre sí, y el que esta solo es el común).
  • Cuando un relé conmuta se oye un clic muy simpático, así que es fácil saber si lo has excitado. Incluso algunos relés son transparentes para que puedas ver el mecanismo interior y el movimiento del contacto.
 

El diagrama de la protoboard no haría sino complicar las cosas y ya va siendo hora de que tratemos de montar el circuito a partir del esquema electrónico directamente. Animo

 

Programa de control del motor

 

Para probar que todo está correctamente conectado, bastaría con correr el mismo programa que para el motor:

const int control = 9 ;

void setup()
    {
         pinMode(control,  OUTPUT) ;
    }
void loop()
    {
         digitalWrite(control, HIGH);
         delay(1000);
         digitalWrite(control, LOW);
         delay(1000);
    }

Este programa causará que el relé conmute cada segundo y los LEDs se encenderán alternativamente.

Para convertir este circuito en unas luces de emergencia bastaría con poner una batería o pilas en el común del relé en lugar de los 5V de Arduino. De ese modo al desconectar Arduino la luz de emergencia se activaría sola.

Resumen de la sesión

 

 

    • Ya conocemos los relés y porque tienen interés para nuestros proyectos
    • Hemos visto lo que son los contactos normalmente abiertos NA y normalmente cerrados NC.
    • Normalmente los relés son muy interesantes para encender y apagar algo que tiene un consumo relativamente alto de corriente

 

 

 

 

 

(101) Comments

  • Genial tutorial!!!! Muy bien explicado, y te ayuda bastante si tienes algunos conocimientos de electrónica. Muchas gracias.
    Solo una pregunta, en el circuito que pones ¿los leds no deberian tener su resistencia?

    • Hola Pablo, efectivamente lo correcto sería colocarles una resistencia para limitar la corriente. Un saludo.

  • Buenas noches. Muy buen tutorial. Tengo un problema, como hago para que cuando inicie la placa mega y se configura el pin como output para el relay no encienda y apague determinadas veces como lo hace.
    Por ejemplo si cierro la consola serial del ide de Arduino se reinicia la placa y ahí es donde se apaga el relay y se enciende un par de veces. Y como estaría manejando un equipo sensible el relay debería estar siempre estable a no ser que realmente lo quiera cortar con una orden.
    Pasando en claro, si reinicio por software el Arduino quiero q el relay siga encendido y no que corte

  • he montado este proyecto en la protoboard y tengo dos preguntas, una es que con el modulo relee de arduino no entiendo porque poner un transistor y mucho menos una resistencia cuando el el voltaje prácticamente es el mismo con o sin ella 4,75, si que lo entendería con el proyecto del tip120, otra es que los reles simples que tengo son de 12v así que tampoco me sirve de mucho el 2N4222, aun asi me ha gustado aprender el concepto de como funciona el transistor y como actúa el relee

    • Hola Trascos, aunque el voltaje de la salida de 5V y de un pin digital de Arduino son el mismo, la intensidad (y por tanto la potencia) son mayores con el pin de 5V. por eso usamos el transistor, para amplificar la potencia del pin conectado a la base.

    • Hola trascos.
      Añadiendo a lo que comenta Ivan, cuando trabajas con microcontroladores junto con control de potencia (relés, motores, LEDs de potencia, etc…) es necesario utilizar un componente que acepte una pequeña tensión de control y poca corriente, en este caso los 5V de Arduino, y que por otro lado puedan manejar mucha corriente o tensiones mayores. Es ahí cuando el transistor entra en juego. Para controlar, por ejemplo, los relés de 12V, el transistor te facilita la tarea ya que por la base lo controlas con los 5V de un pin digital y por el otro lado le conectas el relé y sus 12V, provenientes de una fuente de alimentación externa (debes también unir las GNDs).
      Los relés pequeños suelen necesitar de unos 50mA y los medianos pueden llegar a los 100mA para mover su bobina. Esta corriente no la puede entregar Arduino, y por eso es necesario un transistor que se encargue de esto, aparte de que hay que proteger al micro de las FEM que generan las bobinas.

      Saludos.

    • Hola Trasos, con un rele muy sencillo y de poco consumo, puedes prescindir del transistor, Pero el problema surge cuando necesitas mas de los 40 mA (Que tu arduino uno puede suministrar en un pin) para excitar la bobina del rele.

      Con cualquier rele de un cierto tamaño vas a necesitar usar un transistor con alimentacion externa que pueda excitar la bobina y de ahi el ejemplo

    • Juan

    Buenas noches, Necesito para un proyecto borrar a través de la generación de un campo magnético, una cinta de audio magnética. Para ello pensé que quizás controlando un relé a través de arduino, podría activar y desactivar el borrado (activando y desactivando el relé). Esto es posible? Gracias!

    • Claro que si Juan, funcionara sin problemas

    • Daniel

    Hola, si tengo un relé montado “keyes” entonces ya no necesito del transistor externo?

    • Hola Daniel, efectivamente, la montura Keyes incluye el transistor. Un saludo.

  • disculpa, mi pregunta es cual es la durabilidad de una placa arduino mega conectada a un modulo de reles

    • Hola Sergio, debería durarte “eternamente” si lo usas bien, más con módulos optoacoplados. Un saludo.

  • Buenas tardes.

    Mi pregunta es, que pasa si en este caso no ponemos el transistor, se podria dañar el arduino?

    Muchas gracias de ante mano 😀

    • Hola Miguel angel,

      Con un rele pequeño es poco probable que se dañe tu arduino, pero a medida que el rele vaya creciendo, tambine lo hara la bobina de este y cuando cortes la corriente la energia contenida en el campo magnetico de la bobina debe disiparse mediante una corriente electrica y si no hay una proteccion como el transistor , podria llegar a dañarlo (Siempre con reles de una cierta potencia)

  • Buenas, muy buena explicación. Pronto tengo que entregar mi proyecto de titulación y tenía que hacer que un sensor de temperatura accionara una válvula solenoide para que ésta cerrara al llegar a cierta temperatura. Me dijeron que el relevador es mi mejor opción. ¿Sería lo mismo? ¿Mandarle una señal al relevador, en lugar de ser “const int control” que sea “const int temperatura”?
    Ya tengo hecho un sensor que cuando llega a 30° prende un LED y un zumbador. Espero no sea tan complicado adjuntarle la válvula solenoide al sensor.
    De antemano, muchas gracias. Muy buenos blogs los tuyos.

    • Hola Eder, en realidad es tan sencillo como que la misma señal que le mandas al led se la mandes al rele y ya esta.

  • hola me podrían colaborar mi problema es que necesito proteger una batería con un relé, e decir que cuando la bateria llege al 100% de su carga se abra el circuito y cuando este en 10% permita el paso de electricidad.

    • Hola Camilo, echa un ojo a este proyecto del compañero Suso. En él podrás ver como calcular la carga de la batería. A partir de ahí solo tienes que hacer saltar el relé en el umbral que te parezca oprtuno. Un saludo.

  • Muy buen Tutorial pero entre. Los pines de la bobina no necesita ir un diodo? Para controlar la corriente que se devuelve?

    • Hola Héctor, cuando energizas la bobina del relé, se genera un campo electromagnético que genera una corriente inducida que puede dañar el transistor. Con relés pequeños como este puede no pasar nada, pero sí se debería colocar un diodo en paralelo polarizado inversamente, para evitar que esas corrientes de autoinducción que origina la bobina afecten al circuito de control. El diodo descarga estas corrientes, que pueden alcanzar valores elevados.

      Un saludo.

  • Buenas noches,cual es la diferencia de un relé y el modulo de relé?. cual es mejor?

    • El módulo incluye varios relés y además suele venir con los transistores mostrados en el propio módulo, de forma que la conexión es más fácil y limpia. Un saludo.

  • Buenas noches, tengo dos reles, el primer con la programación funciona bien, si conecto el segundo que físicamente es diferente me arranca activos los leds, osea con la misma programación trabaja diferente al primero, sera posible que sea diferente osea uno PNP y el otro NPN, o que podrá ser. muchas gracias por tu ayuda.

    • Hola Bito, dependiendo del rele, puedes tener en efecto que se activa con señal High o con señal Low y eso depende de la construnccion del mismo

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