Relay Shield для Arduino сделай сам (DIY)

Опубликовано 18.02.2013 15:25:00


Рассмотрев множество вариантов реле шилдов, наша команда решила сделать свой, простой в изготовлении и без применения дефицитных деталей прототип, в последствии переросший в представленный ниже шилд.

Итак, представляем вашему вниманию Relay Shield V1

Реле шилд внешний вид

 

 

 
Достоинства
 
Недостатки

 

Реле

Так  как наш блог ориентирован в большей степени на любительское роботостроение, то в данной статье вместо привычных шилдов, имеющих на борту 4 реле, работающих на четыре отдельных каналах, соберем  платку также из четырех реле, но работающих на два канала с возможностью переполюсовки (реверсирования).

С целью недопущения КЗ при включении одновременно двух реле одного канала, плата разведена таким образом, что два реле, входящих в состав канала, делятся на главное и второстепенное. Включение главного реле  всегда будет разъединять контакты второстепенного на уровне железа.

Принципиальная схема подключения одного канала

RS-5 relay shield Arduino DIY schematics

Переключение контактов реле производится установкой +5 вольт на следующих выводах Ардуино:

Канал 1 (пин 2 – управление главным реле, пин 4 управление второстепенным)

Канал 2 (пин 8 – управление главным реле, пин 7 управление второстепенным )

 

Принципиальная схема Relay Shield

Принципиальная схема Relay shield V1


 

Серво

Шилд имеет три разъема для подключения сервоприводов [1].

Arduino relay shield внешний вид

 

На плате Ардуино уже имеется стабилизатор напряжения серии 7800, а именно 7805, который должен обеспечивать стабильное напряжение для работы контроллера. Во избежание просадки напряжения в цепи питания контроллера при резком запуске мощных сервоприводов, решено питать силовую серво часть  от отдельного стабилизатора.

КР142ЕН5А является линейным стабилизатором, а это подразумевает, что вся преобразуемая энергия переводится в тепло и при подключении нагрузки стабилизатор начинает нагреваться прямопропорционально величине потребляемого тока. Ввиду этого рекомендуется посадить стабилизатор на радиатор [2].

При использовании маломощных сервоприводов типа 9G рекомендую использовать пятивольтовый стабилизатор с маркировкой 7805 он же КР142ЕН5А. Пяти вольт для питания сервоприводов такого типоразмера будет с головой.

Для более мощных, к примеру MG995, возможна установка шестивольтового стабилизатора с маркировкой 7806 он же КР142ЕН5Б. 

Монтаж стабилизатора на плату

Стабилизатор, крена, 7805, монтаж на плату


 

Прочее

Для упрощения поиска деталей на плате установлены старые, добрые, встречающиеся во многих советских устройствах транзисторы КТ315. Вполне возможно, что вы даже найдете откуда их выпаять, не выходя из дома.

Ардуино своими руками сделай сам реле шилд серво RS-5 relay shield Arduino DIY servo

 

Вдобавок ко всему на плате установлена кнопка сброса МК (RST).

В стиле ”zelectro” на плату выведен светодиод, подключенный к 13 пину, который можно отключить, сняв джампер  (JP LED13).

На плате имеются  джамперы (JP1 и JP2), позволяющие выбирать схемы подключения питания

JP1 и JP2 замкнуты - Ардуина, стабилизатор и силовая часть реле шилда питаются от одного источника питания.

JP1 разомкнут, JP2 замкнут- Ардуина питается от одного источника, стабилизатор и силовая часть реле шилда от другого.

JP1 замкнут, JP2 разомкнут- Ардуина и стабилизатор питаются от одного источника, силовая часть реле шилда от другого. Сделано это с целью того, что:

- реле позволяет питать силовую часть реле шилда  переменным током ;

- реле может коммутировать до 24VDC, в то время как максимальное входное напряжение кренки не должно превышать 15 Вольт. В противном случае стабилизатор выйдет из строя.

- в обвязке стабилизатора установлены конденсаторы 100uFx16v которые, при превышении максимального напряжения, могут взорваться.

JP1 разомкнут, JP2 разомкнут- питание Arduino и силовой части шилда раздельное, стабилизатор не используется.


 

Демонстация

Подключим DC моторы и сервоприводы к шилду и проверим работоспособность

 
Пример программного кода (Тестировалось на Arduino IDE 1.0.6)

 


 

Загрузить архив

В архиве лежат две папки  и список деталей в формате Word

Папка RSV1DIY1 включает в себя шаблон ПП совместимой ТОЛЬКО с Arduino DIY ( USB, COM ), имеющими дополнительный выход VTG INPUT, напряжение на котором берется еще до защитного диода. При такой совместимости возможно запитывать и Ардуину от шилда, и силовую часть шилда от Ардуины, и стабилизатор для питания сервоприводов от Ардуино.

Папка RSV1DIY2 включает в себя шаблон платы совместимой с оригинальными Arduino.

Открываем фото => Печать => Во всю страницу

Разница состоит в том, что возможное соединение питаний происходит на пине Vin Arduino. Напряжение на этом выходе получается равным входному минус потеря напряжения на защитном диоде (подаем к примеру 8 Вольт на разъем питания Ардуино, получаем примерно 7.4 Вольт на выходе Vin, а, следовательно, и на питание силовой части реле шилда), также и максимальный ток через диод ограничен 1000мА. Терять 0.7 вольта впустую не всегда позволительно. Выход из этой ситуации прост: запитывать не шилд от Ардуины, а Ардуину от шилда,тем самым минуя защитный диод.

Этот вариант также можно использовать и с самодельными версиями Ардуино по тому же принципу.

Важно!! При выборе второго варианта не крутите механически валы моторчиков (не катайте условно машинку по полу руками). При вращении валов моторчиков выделяется напряжение, при вращении в разные стороны  разной полярности. Вывод Vin расположен после защитного диода, а следовательно при соединении через него дуина ничем не защищена от напряжения обратной полярности. При выборе этого варианта рекомендую питать силовую часть и Arduino раздельно. При выборе же первого варианта, напряжение обратной полярности просто не доходит до контроллера, отсекаясь защитным диодом.


 

Для облегчения распайки smd компонентов с обратной стороны платы, где нет маркировки, приведу картинку. 

RSV1DIY1

Монтажная схема

RSV1DIY2

Монтажная схема SMD компонентов


А как же комментарии?