Arduinoリレーチュートリアル: 高電圧デバイスを安全に制御

このチュートリアルでは、Arduinoとリレーモジュールを使って高電圧デバイスを制御する方法を学びます。以下の動画をご覧いただくか、書面によるチュートリアルをお読みください。

概要

リレーを使って高電圧電子デバイスを制御できます。リレーは実際には電磁石によって電気的に操作されるスイッチです。電磁石はマイクロコントローラーからの低電圧（例：5V）で作動し、接点を引き寄せて高電圧回路を開閉します。

HL-52Sリレーモジュール

このArduinoリレーチュートリアルの例として、HL-52S 2チャネルリレーモジュールを使用します。これは2つのリレーを備え、定格は10A @ 250Vおよび125V AC、10A @ 30Vおよび28V DCです。高電圧出力コネクタには3つのピンがあり、中央がコモンピンで、マーキングから見て残りの2ピンの一方が常時開放（NO）、もう一方が常時閉鎖（NC）接続用です。

モジュールの反対側には2組のピンがあります。1組目は4ピンで、モジュール電源用のGNDとVCC、入力ピンIn1とIn2です。2組目は3ピンで、JD-VCCとVCCピンの間にジャンパーがあります。この構成では、リレーの電磁石がArduinoボードから直接電力を供給されるため、リレーに何らかの問題が生じた場合、マイクロコントローラーが損傷する可能性があります。

このArduinoリレーチュートリアルに必要なコンポーネント

以下のサイトから部品を入手できます：

• 5Vリレーモジュール
• Arduinoボード
• ブレッドボードとジャンパーワイヤー
• ケーブル、プラグ、ソケット

回路図

理解を深めるため、この構成でのリレーモジュールの回路図を見てみましょう。マイクロコントローラーからの5VがVCCピンに接続され、フォトカプラICを介してリレーを作動させると同時に、JD-VCCピンにも接続されてリレーの電磁石に電力を供給しています。この場合、リレーとマイクロコントローラーの間にアイソレーション（絶縁）がありません。

マイクロコントローラーをリレーから絶縁するには、ジャンパーを外し、電磁石用の別電源をJD-VCCとGNDピンに接続します。この構成では、マイクロコントローラーはリレーと物理的な接続を持たず、フォトカプラICのLED光のみでリレーを作動させます。

この回路図からもう1つ重要なことがわかります。モジュールの入力ピンは逆動作します。入力ピンがLOWになると電流がVCCから入力ピン（ロー＝グラウンド）へ流れ、LEDが点灯してリレーが作動します。入力ピンがHIGHの場合は電流が流れず、LEDは点灯せずリレーも作動しません。

高電圧警告

このチュートリアルを続ける前に、ここで警告しておきます。高電圧を使用します。誤った使用や不適切な使用は重大な怪我や死亡の原因となる可能性があります。あなたの行動について私は一切責任を負いませんので、十分注意してください。

Arduinoリレーモジュールで高電圧デバイスを使用する方法

まず回路図を見てみましょう。前述の通り、電磁石用の別電源として5VアダプターをJD-VCCとGNDピンに接続します。Arduinoの5VピンをモジュールのVCCピンに、ピン7をIn1入力ピンに接続してリレーを制御します。高電圧部分では、電源プラグ、ソケット、2芯ケーブルが必要です。2本のワイヤーのうち1本を切断し、モジュール出力コネクタのコモンピンと常時開放（NO）ピンに接続します。この構成では、リレーを作動させると高電圧回路が閉じて動作します。

ケーブルの作り方はこちらです。プラグ、ソケット、ケーブルを購入し、慎重にケーブルを切断し、写真のように1本のワイヤーを切ってリレーモジュールの常時開放接続ピンに接続します。また、ケーブルの端をプラグとソケットに接続します。

*注: 「黄緑」のワイヤーはアース用なので、それ以外のワイヤーを使用してください。

完成したケーブルの外観はこちらです。ただし、使用前にマルチメーターでチェックするか、低電圧でテストして正常に動作するか確認してください。

Arduinoリレーチュートリアル ソースコード

あとはシンプルなコードを作成してリレーモジュールの動作をテストするだけです。ピン7でリレーを制御するので、出力として定義し、3秒ごとにリレーを作動・非作動させるプログラムを作ります。もう一度言いますが、モジュールの入力は逆動作するため、入力にロジックローを与えると実際にはリレーが作動し、その逆も同様です。

int in1 = 7;
void setup() {
  pinMode(in1, OUTPUT);
  digitalWrite(in1, HIGH);
}
void loop() {
  digitalWrite(in1, LOW);
  delay(3000);
  digitalWrite(in1, HIGH);
  delay(3000);
}コード言語: Arduino (arduino)

この例のデモンストレーションは、このチュートリアルの動画の最後にあります。100W電球、デスクランプ、ファンヒーターの3デバイスでテストしました。これらはすべて220Vで動作します。

このようにして、Arduinoや実際にはあらゆるマイクロコントローラーを使って任意の高電圧デバイスを制御できます。可能性は無限大で、例えばTVリモコン、Bluetooth、SMS、インターネットなどでデバイスを制御できます。