아두이노 릴레이 외부전원 - adu-ino lillei oebujeon-won

- 릴레이 모듈

- 릴레이 내부 구조

- 릴레이 연결 회로

- SSR(Solid State Relay)

 릴레이 모듈 (Relay module)

릴레이 모듈은 간단히 보면 스위치이고,

낮은 전압과 전류 신호로 높은 전압과 큰 전류를 가지는 장치를 제어할 수 있게 도와주는 중간 장치입니다.

릴레이 모듈의 선택에 있어: 

• 제어신호 전압별 : 제어측에서 사용하는 전압의 종류별로 3V용,5V용,12V용이 있는데 아두이노 환경에서는 5V를 사용하므로 5V용을 사용하면 됩니다.
• 제어할 수 있는 전력별 : 통상 아두이노용 소형 릴레이도 AC 250V 10A, DC 30V 10A까지 사용 가능하다고 되어 있으나 이의 절반 정도의 전력을 사용하는 것이 좋고, 큰 전력을 사용할 때에는 릴레이의 용량에도 주의해서 선정해야 합니다. (간혹 DC 전력이 기제되어 있지 않은 릴레이가 있던데,, 찜찜해서 제품 선택에 있어 제외했습니다 ㅎㅎ)
• 매번 기계적으로 스위치를 작동 시키는 방식이기 때문에 작동될 때 철컥하는 잡음이 발생되고 오래 사용하게 되면 접점부위가 마모되어 고장날 수도 있다. (이를 개선한 제품이 SSR이지 않을까 합니다.)

 릴레이(Relay) 내부 구조

전자석의 코일에 전원이 공급되면 전기자를 아래로 빨아들여 COM과 NO가 연결됩니다. 전자석의 전원이 차단되면 자력이 상실되고 스프링이 전기자를 당겨 다시 COM과 NC가 연결됩니다. ( NC (Normal close), NO (Normal open) )

그렇기에 사진의 오른편으로 (아두이노로부터) 들어오는 GND, VCC로 릴레이를 구동시킬 전류가 흐르고,

아두이노의 PWM 핀에서의 값이 릴레이의 SIG 핀으로 들어와 COM-NO를 연결시켜줍니다.

그러니, 시그널을 받을 때 장치도 역할을 하게끔, COM과 NO에 외부장치/전원 관련 선을 연결해줍니다.

 릴레이(Relay) 연결 회로

(Relay input) 5V로 동작하는 릴레이와 (아두이노에서 나가는 signal이 5V이기에)

12V이상 전압을 따로 준비해서 사용합니다. (12V 이상의 장치를 구동하기 위한 에너지 source)

회로는 간단합니다. 아두이노에서 PWM으로 신호를 줬다 뺏다 하면서 COM과 NO를 연결했다 떨어뜨렸다 하는 것이고, 외부장치에 들어가는 전원은 아두이노의 신호에 맞춰, COM과 NO에 맞춰 연결되었다 끊어졌다를 반복하게 하면 됩니다.

그렇기에 보통 외부전원의 GND는 장치에 바로 연결하고, +는 릴레이의 NO를 지나 COM을 통해 장치에 연결되게 합니다.

 SSR(solid state relay)

전류 ON/OFF제어를 위해  전자석으로 접점을 붙혔다 떨어뜨렸다하는 과정에서 발생하는 딸깍하는 소리와 접점 부분이 마모되는 기계식을 반도체 스위칭방식으로 바꾼 것.

이번 실험 셋업을 위해 펠티어 구동이 필요하고, 그를 위해 릴레이를 달아줍니다.

제가 찾을때는 필요로 하는 사양이 보이지 않아 SSR은 구입하진 않았지만, 셋업 수명을 생각해 한번 써보고 싶긴 합니다. (output: DC 30V, 10A 필요)

SSR의 장점은 소음이 전혀 발생되지 않으며 수명도 훨씬 길고 전류의 스위칭속도도 빠르다는 것이지만, 단점은 기계식 릴레이에 비해 가격이 3배 이상 비싸고 모듈에서 열이 발생할 수 있다는 것.

SSR은 보통 NO(Normal Open)과 NC(Normal Close) 구분을 두지 않고 평상시 끊어져 있다가 신호에 의해 연결되는 NO방식만 지원합니다.

마치며

음,, 단순한 on/off만 하실거라면 PWM 핀이 필요 없습니다 ㅎㅎ 그냥 digital pin 연결해서도 많이들 쓰시네요.

이번 셋업을 준비하며 공부중인 내용들인데, 생각보다 재밌네요 :D

열전대, 써미스터로부터 온도값을 받고, LCD판에 표시하고, 받은 값을 통해 펠티어 컨트롤.