Da série de artigos e tutoriais sobre domótica no Tec Dicas, onde abordamos diversos temas interessantes sobre a área de automação residencial utilizando plataformas de desenvolvimento embarcado como Arduino e Raspberry Pi. Este tutorial será dedicado especialmente para você que necessita de um circuito simples de acionamento de relé para projetos dedicados, onde a utilização de módulos prontos não é uma solução viável.
Nos tutoriais passados foram explanados a montagem elétrica e eletrônica utilizando um módulo relé de 2 canais em diversos tipos de aplicações, e entendendo o funcionamento físico e utilização do componente relé, podemos desenvolver um circuito dedicado compatível para entradas/inputs de sistemas que trabalham nas tensões de 5V ou 3.3V de forma segura utilizando componentes eletrônicos simples.
Desenvolvimento do projeto
Separamos uma lista dos materiais necessários para o circuito funcionar, você pode escolher entre a montagem em protoboard ou placa ilhada/universal/perfurada. Siga o diagrama esquemático abaixo para a montagem.
Lista de materiais do circuito (Principal)
- 1 Relé de 5V - 10A
- 1 Acoplador óptico PC814
- 1 Transistor NPN BC547
- 1 Diodo 1N4007
- 2 Resistores de 220Ω
- 1 Resistor de 1KΩ
- 1 LED de 3mm para estado do relé
- 1 Fonte de alimentação 5V
Lista de materiais para montagem protoboard
- Lista de materiais do circuito
- 1 Protoboard
- Fios jumpers
- Ferro de solda
- Estanho para solda
- Alicate de corte
Lista de materiais para montagem placa ilhada
- Lista de materiais do circuito
- 1 Placa ilhada face simples
- Fios jumpers
- Ferro de solda
- Estanho para solda
- 1 Borne KRE de 3 vias
- Barra de pinos 1x40 180 graus - Macho
- 1 Chave de fenda/philips pequena
- Alicate de corte
O primeiro passo é entender alguns pontos fundamentais do projeto, como a função do transistor, o diodo entre a bobina do relé, o acoplador óptico/opto acoplador e a Lei de Ohm.
Para controlar os estados de ligado e desligado do relé precisamos de uma chave eletrônica chamada transistor. Aplicando um sinal HIGH na base do transistor o relé é acionado, e com um sinal LOW o relé é desligado. Porém a mudança de estado para LOW gera o fenômeno da indutância que tende ao infinito, ou seja, o campo magnético gera uma alta tensão inversa resultando em surtos ao circuito, podendo prejudicar portas de microcontroladores e outros componentes presentes. Para contornar este problema adicionamos o diodo em paralelo entre os terminais da bobina tendo a função de polarização direta, entregando uma pequena queda de aproximadamente 0,7V ao coletor do transistor em modo de corte.
O acoplador óptico é um excelente componente para isolar a entrada e saída de um circuito. Normalmente possui um LED, um diodo de proteção e um transistor um pouco diferente, sua base é sensível à luz. Este componente é aplicado no projeto para isolar o circuito de acionamento bruto, com a entrada de dados digitais. Como o foco é para plataformas que trabalham em diferentes tensões, é necessário calcular o valor do resistor limitador de corrente do LED utilizando a Lei de Ohm, para que seja compatível em 5V e 3.3V.
Analisando os resultados podemos implementar um resistor comercial de 220Ω, satisfazendo as duas tensões de entrada conforme o diagrama esquemático.
Podemos utilizar este módulo relé de 1 canal em diversas plataformas de desenvolvimento, como Arduino e NodeMCU conforme imagens abaixo, você pode desenvolver um código para piscar um LED em uma porta digital para testar o funcionamento. Lembrando que o VCC do relé é alimentado com +5V, independentemente da tensão de entrada digital, 5V ou 3.3V.
Referências
- BRAGA, N, C; Relés: circuitos e aplicações. Editora Newton C. Braga, 2017.
- MALVINO, A, P; Eletrônica: volume 1. 4 ed. Makron Books, 1997.