リレーモジュール使ってみたけど

そもそも、リレーモジュールってどんなの？
という疑問もあるかもしれません。モータや大きな照明のスイッチをON/OFFする際にはArduinoやRaspberryPiなどのI/Oピンで直接制御することはCPUを壊してしまうので出来ません。そこでリレーを使って、力強くON/OFFするのです。

写真はイメージです。

でも、

ご存知かも知れませんが、リレーには電磁石が使われます。ある程度(ArduinoやRaspberryPiのI/Oポートを壊すには十分な)電流が必要になります。そのため、CPUのI/Oピンでは電磁石の電流を制御するための小さなリレー(フォトカプラ)を使ってメインのリレーの電磁石をON/OFFします。

これは、メインのリレーにより制御される電源とI/Oピンを電気的に絶縁するにも都合が良いことになります。

そんな時のために市販のリレーモジュールはVccとJD-Vccと書かれたピンをショートピンでショートして売っていたりします。
このショートピンの存在を気にしていない方も多いのではないでしょうか。
また、とりあえず、コイル駆動用の電源は別電源を用意して回路に加えたけれど、どうも調子が悪い。という人も多いのではないかと思います。

回路図を調べてみた

代表的な回路を紹介します。

図中、中央上の部分にショートピンを書いています。よく見るとこのショートピンで1次側と2次側が分離されています。
ショートピンをショートの状態で使うと図中左のVccに印加された電圧が中央フォトカプラの2次側にも加わり、リレーのコイルにも加わることがわかります。

VccをArduinoの5Vからもらっていたら動くかも知れないけど、結構厳しいかも知れません。
電圧降下を起こすかも知れません。

リレー用の強力な電源を用意できたら

さて、5Vの強力な電源が用意できたら、リレーのコイルにはこの強力な電源を供給しましょう。
その時には、JD-Vccのジャンパー線を外します。

この状態の回路を描き改ると以下のようになります。

強力な電源は、JD-VccとGNDに接続します。リレーのコイルを駆動するのに使います。
そして、CPU側はVccとCPUからの制御線をフォトカプラのカソード側(負極)に接続することで、上の回路図のCPUの部分がGNDにつながるスイッチになります。
すなわち、CPUの出力ピンを"0"にすることで、GNDに接続され、Vcc-->フォトカプラ-->GNDと電気が流れます。
その結果、フォトカプラのトランジスタが通電してリレーコイルに繋がっているトランジスタをONしてコイルに大きめな電流を流すことが可能になります。

まとめ

JD-Vccを使う時には、

• VccとJD-Vccを接続しているショートピンを外します。
• JD-VccとGNDにリレー用の電源を接続します。
• CPU側のGNDはリレーモジュールから外します。(外さないと絶縁出来ない。GNDが共通になってしまう)
• CPU側のVccからINに電流が流れます。
• CPUのポートは出力ですが、実際には電流が流れ込みます。

これらを意識して、安全に使いましょう。
リレーのON/OFF音がくっきり聞こえるようになりますよ。