●リレーモジュール

4チャンネルリレーモジュールを2種類購入しました。

片方はアクティブローと記載があり、もう片方には何も書いてありませんでしたが、購入した二つのリレーモジュールの動作は全く同じでした。
両方ともメーカーや部品の配置が違うのですが、この手の商品はほぼ同じ様な物かもしれません。
購入先は、アマゾンで　4チャンネルリレーモジュール 5v　で検索しました、使用電圧が5V以外にもあるので注意が必要です。

実際に使用してみた所、
写真の上に写っているモジュール２個を組み合わせて、6個のリレーをArduinoと組み合わせて使用していました。
１日当たりの累積ON時間は最低51分以上(そのうち43分はON状態持続)、一日あたりのON/OFFは最低2回以上で1年(260日)ほど動作させて使用していた所、 それまでは正常に動いていた使用中のリレー６個のうちの１個がONになるタイミングが少し遅れだして、２日後には完全にONにならなくなりました。
ONになった時にLEDは点灯しますがリレーの音はせず、OFF状態で故障しました。


リレー自体の接点はC接点になっていて、リレーがONになると赤い線のように接続されました。



LEDでリレーの作動状況が表示されるようになっており、リレーがONになると対応したLEDが点灯しました。



ここについているジャンパを取り外すと、ONにするとLEDは点灯するが、リレーは動作しないモードになります。



各接点の抵抗値を測ってみた所、A接点・B接点ともに、接合している接点は0.2Ω程度でした。
もちろん離れている接点の抵抗値は測定不能です。



GNDをArduinoのGNDに、VCCをArduinoの5Vに接続します。
この製品は5Vのアクティブローとの説明があり、リレーに対応したピンはGNDを接続するとON、VCCに接続するとOFF、 なにも接続しないとOFF、Arduinoに接続しても何もしないとOFFでした。
ただし、Arduinoのプログラムで接続したピンの設定を行った時点 pinMode(2, OUTPUT); でリレーがONになるため注意が必要です。
このタイプのリレーを使用する上の懸念事項であった、プログラムが動作する前までの状態は常にOFFであり、他に利用されているピン(デジタルピン13番→LED_BUILTIN)などに接続しない限り問題ないようです。


▼外部電源で動作させる
Arduinoの5VとGNDに接続しても動作しますが、ON/OFFにより電圧が不安定になりAD変換に影響が出たり複数つなげると電流が足りなくなり動作しなくなる(負荷が大きいとArduinoが壊れる)など、問題が発生する事があります。
そこでリレーモジュールの動作電源を別に接続し、ON/OFF信号のみArduinoから送信すると解決します。



▼1秒毎にリレーをON/OFFするプログラム

VCCをArduinoの5V、GNDをArduinoのGND、デジタルピン2番・3番をリレーモジュールのIN1・IN2に接続しました。
デジタルピン2番に接続したリレーが1秒毎にON/OFFします。

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
  pinMode(2, OUTPUT);
  pinMode(3, OUTPUT);
  //最初はリレーをOFFにしておく
  digitalWrite(2, HIGH);
  digitalWrite(3, HIGH);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  digitalWrite(2, LOW); //リレーをONにする
  delay(1000);

  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  digitalWrite(2, HIGH); //リレーをOFFにする
  delay(1000);
}


■リレーモジュールを自作する

リレーを動作させる時のよく使う回路を使って作成します。
フォトカプラの抵抗はこちらで計算しました。



この回路の駆動できるリレーの電流を計算してみます。

ベース・エミッタ間の電圧は一定のため、電源電圧から0.7を引くだけでベースに流れる電流を計算できます。
ベースに流れる電流が解ると、そのｈFE倍がコレクタ→エミッタに流れます。

ベースに流れる電流を計算すると　( 5 - 0.7 ) / 2000 = 0.00215A となります。
トランジスタのｈFEが80だとすると、0.00215A × 80 = 0.172A = 172mA
トランジスタをスイッチとして使用する場合には負荷電流の2倍〜3倍の電流が流せる必要があるため、この回路では、 57mA 〜 86mA のリレーを駆動できる事がわかります。
もし、2KΩを1KΩに変更した場合には、115mA〜172mAのリレーが駆動できます。



実際に作るときに悩むフォトカプラとトランジスタの端子はこのようになっています。



試しに空中配線で作成して回路を確認してみました。
フォトカプラのON/OFFでリレーがON/OFFします。



作成しやすいように回路図をまとめてみました。
動作はアクティブローです。

この回路図を4連で作成してみました。
3Vリレーを使用していますが、抵抗分圧で３Vリレーを５Vで動かすで使った方法です。

実際の制御に使って様子をみたいと思います。
→ 5年ほど使用していますが問題は起きていません。


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