Relais

Relais helfen, Stromkreise mit höheren Voltzahlen, z.B. 12V, 24V oder sogar 240V mit Steuerelektronik geringer Voltzahlen (meist mit 3,3V oder 5V) zu regeln. Dabei wird mit einem Elektromagneten ein mechanischer Schaltvorgang ausgelöst.

Speziell für Mikrocontroller (Arduino, ATtiny, RaspberryPi) werden fertig Relaismodule angeboten, die meist mit 5V (Gleichstrom) direkt über die GPIOs des Mikrocontrollers betrieben werden können und eine Ausgangsspannung von bis zu 250V (Wechselstrom) vertragen können.

Anschlüsse

Anschlüsse des Relais
Pin Bedeutung
NO "normally open" = Arbeitskontakt: Im Ruhezustand ist dieser Ausgang offen, d.h. es fließt erst Strom, wenn das Relais ausgelöst wird.
NC "normally closed" = Ruhekontakt: Im Ruhezustand ist dieser Ausgang geschlossen, d.h. es fließt Strom. Erst wenn das Relais ausgelöst wird, wird dieser Ausgang geschlossen.
COM "common pin": Der Ground bzw. Masse-Anschluss (gemeinsamer Anschluss)

Verwendete Bauteile

Aufbau

Diesen Aufbau nur verwenden, wenn der verwendete Mikrocontroller eine 5V Spannungsversorgung liefert! Bei anderen Spannungswerten die u.g. Hinweise befolgen.

Aufbau der Schaltung
Abb.: Aufbau der Schaltung

Sketch

Dieser einfache Sketch schaltet über das Relais einen Motor bzw. Lüfter im 5-Sekunden-Takt ein und aus. 

#define PIN_RELAY 8

void setup()
{
    pinMode(PIN_RELAY, OUTPUT);
}

void loop()
{
    digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH);
    delay(5000);
    digitalWrite(PIN_RELAY, LOW);
    delay(5000);
}

Hinweise für Spannungsversorgung unter 5V

Relaismodul mit optionaler Potentialtrennung
Abb.: Relaismodul mit optionaler Potentialtrennung

Liegt die Ausgangsspannung des verwendeten Mikrocontrollers unter 5V (wie beispielsweise beim RaspberryPi, so empfiehlt sich die Verwendung von Relais-Modulen mit (optionaler) Potentialtrennung. Diese sind leicht erkennbar an den zusätzlichen Pins (markiert mit VCC JD_VCC oder VCC JD_VCC GND), die meist bei Auslieferung mit einem Jumper überbrückt sind. (siehe obige Abbildung)

Um den Mikrocontroller nicht zu beschädigen wird nun zunächst der o.g. Jumper entfernt und der VCC-Anschluss (+5V) einer 5V-Spannungsquelle mit JD_VCC des Relais-Moduls verbunden. VCC des Mikrocontrollers wird wie gehabt an VCC des Relais-Eingangs verbunden. Alle GND-Anschlüsse (Masse bzw. (-)) müssen dennoch miteinander verbunden sein. (Nicht die Masse des Ausgangsstromkreises verbinden!)

Relais-Betrieb

Relais im Betrieb
Animation.: Ein geöffnetes 5V-Relais-Modul im Betrieb (es ist keine Last angeschlossen)

Solid state Relais (Halbleiterrelais)

Im Gegensatz zu den mechanisch ausgelösten Relais gibt es auch Halbleiterrelais (solid state relay SSR), die zwar durch Einsatz von integrierten Optokopplern eine galvanische Trennung und verschleißfreien Betrieb gewährleisten, aber nur zum Schalten von Wechselspannung geeignet sind.

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