AC/DC Shield

AC/DC Shield — это плата расширения, которая преобразовывает входящий переменный ток в постоянный для питания микроэлектроники и выступает в роли реле для потребителей нагрузки до 10 А. Такой модуль поможет запитать Arduino или Iskra JS от бытовой сети 220 В.

Внимание! На плате расширения присутствуют области, прикосновение к которым приведёт к поражению электрическим током. Не работайте с платой, если она подключена к бытовой сети. Для готового устройства используйте изолированный корпус.

Перед подключением убедитесь, что отлично понимаете принцип работы устройства и опасность, которая связана с напряжением в 220 В. Если есть хоть капля сомнения в правильности подключения электроприбора к реле, остановитесь. Высокое напряжение опасно для жизни: можно устроить пожар или убить себя током.

Видеообзор

Подключение и настройка

Блок питания

Плата расширения AC/DC поможет подключить управляющую платформу к бытовой сети 220 В без использования дополнительных блоков питания. Рассмотрим на примере с платформой Iskra JS.

  1. Возьмите сетевой фильтр. Разрежьте провод питания посередине и зачистите контакты от изоляции.
  2. Установите AC/DC Schied сверху в пины управляющей платформы.
  3. Подключите провод со стороны вилки к разъёму IN в клеммы:
    • L — к фазе бытовой сети 220 В;
    • N — к нулю;
    • — к земле.

После подачи питания от сети на плате расширения загорится светодиод POWER.

Электромеханическое реле

Усложним задачу. Добавим к проекту нагрузку, которой будем управлять при помощи установленного реле на плате расширения.

Подключите провода со стороны оставшегося сетевого фильтра в контакты клеммникаOUT:

  • L.NO — к фазе нагрузки;
  • N — к нулю нагрузки;
  • — к земле нагрузки.

Если на 7 пине управляющей платформы установить высокий уровень, реле включится и на нагрузку поступит напряжение 220 В. Если подать низкий уровень, реле отключится, а ток перестанет течь через нагрузку.

Примеры работы

Работа на Arduino

В качестве примера повторим эксперимент «Маячок» из набора Матрёшка. Только измените управляющий пин на 7 и прошейте платформу следующим кодом:

blinkRelay.ino
// пин подключения светодиода
#define RELAY_PIN  7
 
void setup() {
  // настраиваем пин светодиода в режим выхода
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
}
 
void loop() {
  // подаём на пин светодиода «высокий уровень»
  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
  // ждём одну секунду
  delay(1000);
  // подаём на пин светодиода «низкий уровень»
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  // ждём одну секунду
  delay(1000);
}

После загрузки кода реле начнёт каждую секунду включаться и выключаться.

Работа на Espruino

В качестве примера повторим эксперимент «Маячок» из набора Йодо. Только измените управляющий пин на P7 и прошейте платформу следующим скриптом:

blink-relay.js
// создаём объект для работы со светодиодом на пине P7
var relay = require('@amperka/led').connect(P7);
// мигаем светодиодом каждые полсекунды
relay.blink(1, 1);

После загрузки кода реле начнёт каждую секунду включаться и выключаться.

Элементы платы

Преобразователь питания

На борту модуля размещён стабилизированный импульсный блок питания HE05P15LRN. Блок преобразует переменный ток в постоянный c выходом 5 В и силой тока 3 А.

Входной клеммник питания

AC/DC питается через клеммник входного напряжение INPUT.

  • L — подключается к фазе бытовой сети;
  • N — подключается к нулю бытовой сети;
  • — подключается к земле бытовой сети.

Если не знаете, где в вашей сети фаза и ноль, ничего страшного. Провода L и N можно менять местами. Через данный клеммник входное напряжение поступает на AC/DC преобразователь и коммутирующие контакты реле.

Реле

За нагрузку отвечает электромеханическое реле TRU-5VDC с контактами:

  • NC — нормально замкнутый;
  • NO — нормально разомкнутый;
  • COM — коммутируемый контакт.

Нормально замкнутые контакты — это контакты реле, которые находятся в замкнутом состоянии, пока через катушку реле не начнёт течь ток. При нормально разомкнутых контактах всё происходит наоборот: пока через катушку реле не начнёт течь ток, её контакты разомкнуты.

Таким образом, если на управляющей обмотке реле отсутствует напряжение, то между нормально замкнутым NC и коммутируемым COM контактами есть электрическая связь, а между нормально разомкнутым NO и коммутируемым COM — нет. При подаче напряжения на управляющую обмотку нормально разомкнутый NO контакт замыкается c COM, а нормально замкнутый NC — размыкается.

На плате расширения AC/DC Shield контакты реле скоммутированы c источником питания и выходным клеммником:

  • NC — c контактом L.NC клеммника нагрузки;
  • NO — c контактом L.NO клеммника нагрузки;
  • COM — c контактом фазы входного клеммника.

Если на управляющей обмотке реле отсутствует напряжение, то между нормально замкнутым L.NC и N контактами присутствует входное напряжение на плату, а между нормально разомкнутым L.NO и N — нет. При подаче напряжения на управляющую обмотку всё наоборот — между нормально замкнутым L.NC и N контактами отсутствует напряжение, а между нормально разомкнутым L.NO и N присутствует входное напряжение модуля.

Выходной клеммник нагрузки

Провода нагрузки подключаются через выходной клеммник OUTPUT. Один провод нагрузки подключается к выводу N, а второй — к контакту L.NO или L.NC, в зависимости от задачи, которую выполняет реле.

Чаще всего реле используется для замыкания внешней цепи при подаче напряжения на управляющую обмотку. Даже если напряжение на управляющей плате по какой-то причине пропадёт, управляемая нагрузка будет автоматически отключена.

  • N — контакт, подключённый к питающей сети от входного клеммника. Подключается к одному из проводов нагрузки.
  • L.NO — нормально разомкнутый NO вывод реле. Подключается ко второму проводу нагрузки, если устройство должно включаться при высоком уровне напряжение на управляющей обмотке реле.
  • L.NC — нормально замкнутый NC вывод реле. Подключается ко второму проводу нагрузки, если устройство должно включаться при низком уровне напряжения на управляющей обмотке реле.
  • — подключается к земле бытовой розетки.

Светодиодная индикация

Имя светодиода Когда горит
POWER При подключении платы питания
RELAY Если реле замкнуто

Джампер выбора управляющего пина

На плате расширения расположена колодка контактов выбора управляющего пина для включение реле. Это удобно, если управляющий цифровой пин 7 в вашем проекте уже занят другим устройством. В этом случае снимите джампер и выберите другой цифровой пин. Доступные контакты: 7, 8, 9 и 10.

Защита

На плате расположена обвязка для защиты от короткого замыкания и перенапряжения. Если нагрузка в цепи подскочит до 10 А, плавкий предохранитель разорвёт цепь.

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

  • Входное напряжение: ~220 В
  • Выходное напряжение с преобразователя: 5 В
  • Максимальный выходной ток с преобразователя: 3 A
  • Максимальный коммутируемый ток реле: 10 А
  • Габариты: 69×53×25 мм

Дополнительные материалы и ссылки