การสร้างRelay Module อย่างง่าย
เพื่อนำไปใช้เชื่อมต่อกับบอร์ด Embedded System
Raspberry pi , Arduino และวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นๆ
สวัสดีทุกท่านที่เข้ามาอ่านบทความนี้ครับ และขอขอบคุณทุกท่านที่ติดตามอ่านมาโดยตลอด
วันนี้บทความนี้จะพูดถึงเรื่องการสร้างวงจร Relay module แบบง่ายๆโดยอาศัยหลังการทำงานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์
การนำทรานซิสเตอร์มาทำงานเป็นสวิตช์
module ในที่นี้จะหมายถึงบอร์ดที่ใช้ในการเชื่อมต่อระหว่างบอร์ด Embedded system กับอุปกรณ์ที่เราต้องการควบคุม
Relay ก็คือสวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้า ก็เหมือนกับการใช้ที่เรากดสวิตช์ปิดเปิดไฟเมื่อกดเปิดก็
หน้าสัมผัสอีกฝั่งหนึ่งก็ไปแตะกับอีกฝั่งหนึ่ง
จึงทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านจากแหล่งจ่ายไปยังโหลดจนครับวงจร รีเลย์ก็เช่นกันเพียงแต่เปลี่ยนจากระบบกดด้วยมือเป็นการปล่อยกระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านขวดลวดเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กไปผลักหน้าสัมผัสไปแตะกันเพื่อเชื่อมต่อเป็นสะพานไฟ โดยปกติแล้วรีเลย์จะมีสองสถานะคือ NO หรือ ปกติเปิด และNC คือปกติ มาดูภาพประกอบการทำงานเพื่อความเข้าใจกันดีกว่า
จากภาพแสดงการทำงานของรีเลย์สถานะ
NC หรือปกติปิด ความหมายคือไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดของรีเลย์ (รีเลย์ไม่ทำงาน)ทำให้หน้าสัมผัสเชื่อมต่อจาก COM
ไปยังขา NC
จากภาพแสดงการทำงานของรีเลย์สถานะ NO หรือปกติเปิด
ความหมายคือมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดของรีเลย์ (รีเลย์ทำงานสังเกตจะได้ยินเสียงดังแต๊ก)ทำให้หน้าสัมผัสเปลี่ยนการเชื่อมต่อเดิมจาก COM ไปยังขา
NC เปลี่ยนเป็น COM ไปยังขา NO แทน
เราสามารถนำวงจรดังกล่าวไปประยุกต์ในการทำสวิตช์ควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆได้
แต่ที่สำคัญเราควรศึกษาการเลือกใช้ Relay ให้เหมาะสมกับงานที่เราต้องการนำมาใช้
เช่น มีการทดกระแสสและแรงดันมากพอ ใช้กับไฟ AC หรือ DC
เป็นต้น เราพอจะทราบว่าเราสามารถสั่งให้ Relay ทำงานได้โดยการป้อนแรงดันให้กับขดลวด
ส่วนต้องการแรงดันเท่าไหร่เราสามารถตรวจสอบได้จาก Datasheet ของรีเลย์ตัวที่เราต้องการใช้
เช่นรีเลย์ 5V , 12V , 24V
แล้วทีนี้เราจะเอาแรงดันจากไหนไปจ่ายให้ขดลวดหละจาก Port เอาต์พุตได้ไหม
แล้วจะให้แรงดันไหลตามที่เราได้โปรแกรมไว้ได้อย่างไรปกติแล้ว ?
คำตอบคือ แรงดันเอาต์พุตจากบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่จะมีแรงดันอยู่ที่ 5V แต่ถ้าแรงดันจากพอร์ต
GOPI ของ Raspberry pi อยู่ที่ 3.3V
ถือว่าเป็นแรงดันขนาดเล็กไม่เหมาะกับการนำไปใช้อุปกรณ์ที่กินกระแสสูงๆ
เช่น ขดลวดรีเลย์ แรงดันไฟที่ไปเลี้ยงตัวบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์อาจดรอปลงได้
และการควบคุมการไหลของไฟกระแสตรงจะอธิบายในหัวข้อถัดไป
การใช้ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์
การนำทรานซิสเตอร์มาทำเป็นสวิตช์มีอยู่สองสถาวะ
คือสถาวะต่อวงจร (ON)
และคือช่วงที่ทรานซิสเตอร์ทำงานในช่วงsaturationหรือช่วงอิ่มตัวและสภาวะตัดวงจร (OFF) คือช่วงที่ทรานซิสเตอร์ไม่เกิดการนำกระแสหรืออยู่ในสถะวะไม่อิ่มตัวการที่จะทำให้ทรานซิสเตอร์อยู่ในสภาวะ
On ได้คือการไอบัสตรงที่ขาBase ของทรานซิสเตอร์ด้วยแรงดันที่พอเหมาะ
และการทำให้ทรานซิสเตอร์อยู่ในสภา Off
คือการไบอัสกับให้ขา Base ของทรานซิสเตอร์
แสดงการทำงานของสวิตช์ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN
เมื่อจ่ายแรงดันบวกไบอัสให้ขา B ทรานซิสเตอร์ทำงาน ค่าความต้านทานระหว่างขา
C และ E ต่ำลงเสมือนกับค่าตานทานเท่า 0 หรือมีการเชื่อมต่อกันทำให้ทรานซิสเตอร์ต่อวงจร (ON)
เมื่อจ่ายอัสกลับ IB = 0 ค่าความต้านทานระหว่างขา C
และ E มีค่ามากเหมือนการแยกออกจากกันของหน้าสัมผัสสวิตช์ทำให้เกิดการตัดวงจร
(Off)
แสดงการทำงานเมื่อยังไม่มีแรงดันบวกไปอัสที่ขา
B ทำให้ความต้านทานระหว่างขา C และขา E ทรานซิสเตอร์มีค่าความต้านทานมาก
สังเกตจากขดลวดของรีเลย์มีการต่ออยู่กับแหล่งจ่ายไฟ 12Vด้านหนึ่ง
ส่วนอีกด้านหนึ่งต่อกับขา C ของทรานซิสเตอร์รอการตัดต่อให้อีกขาหนึ่งขอขดลวดไปต่อกับ
Ground สถานะรีเรย์ตอนนี้คือ NC หลอดไฟ L2
ทำงานตลอดเวลา
แสดงการทำงานเมื่อมีแรงดันบวกไปอัสที่ขา B
กระแสไหลผ่านตัวต้านทาน RB ความต้านทานระหว่างขา C และขา E ทรานซิสเตอร์มีค่าความต้านทานน้อยมาก
สังเกตจากขดลวดของรีเลย์มีการต่ออยู่กับแหล่งจ่ายไฟ 12Vด้านหนึ่ง
ส่วนอีกด้านหนึ่งต่อกับขา C ทรานซิสเตอร์ตัดต่อให้อีกขาหนึ่งของขดลวดไปต่อกับ
Ground สถานะรีเรย์ตอนนี้คือ NO หลอดไฟ L1
ทำงานตลอดเวลา และหลอดไฟ L2 ดับลง
สำหรับการออกแบบ Relay module แบบง่ายๆก็มีเนื้อหาที่จะนำเสนอไว้เพียงเท่านี้ ส่วนการออกแบบวงจร PCB ท่านสามารถดูวีดีโอนี้และฝึกทำตามได้ครับ ปรับคุณภาพเอาครับหากสะดุด
