Comment alimenter des ampoules à l’aide d’un Arduino avec un module de relais

Contrôler de minuscules LED avec un Arduino peut être un projet amusant pour lancer votre voyage d’apprentissage de l’électronique DIY. Mais savez-vous ce qui est encore plus amusant ? Alimenter les ampoules avec un projet Arduino sur mesure : de grandes ampoules à haute puissance qui éclairent la pièce !

Cependant, l’Arduino ne peut pas émettre plus de 5V à partir de l’une de ses broches, et encore moins assez pour alimenter une ampoule qui a besoin de 30 à 40 fois la tension d’une LED. C’est pourquoi vous êtes censé utiliser un module de relais à la place. Voici comment faire cela avec votre Arduino.

Qu’est-ce qu’un module relais ?

Un module de relais (ou relais, en abrégé) est un interrupteur électromagnétique qui vous permet de contrôler quelque chose connecté au réseau électrique avec un microcontrôleur de faible puissance, comme un Arduino Uno ou ESP32.

Les relais ont deux types de bornes : une qui tolère la haute tension (pensez à 220 V) et une autre qui n’accepte que la sortie basse tension.

Lorsque vous faites passer un courant électrique à travers les broches basse tension, vous alimentez un électroaimant qui actionne un « interrupteur », l’activant ou l’éteignant, selon la configuration que vous utilisez.

Un relais SPDT a toujours six broches : généralement avec trois embases mâles pour la connexion à l’Arduino et trois broches de borne à vis pour se connecter au secteur.

Connexion du module relais à Arduino

Le module de relais doit avoir des broches d’en-tête avec trois signes : Signal, 5V et GND. Ce sont les broches que vous êtes censé connecter à l’Arduino avec des fils de connexion.

Les broches fonctionnent comme suit :

1. Signal: active ou désactive le relais.
2. 5V: accepte 5V pour alimenter le relais.
3. Terre: se connecte à la broche GND d’Arduino.

Connexion du module de relais à une ampoule

De l’autre côté du module de relais, il y a une borne à vis à trois trous. Il devrait avoir trois signes : NC, NO et Common Ground. Chaque trou se connecte à un fil de cuivre qui transporte l’électricité haute tension vers et depuis l’ampoule.

Ces trous font ce qui suit :

1. NC (normalement fermé): se connecte à l’ampoule ; fermé lorsque le relais est éteint.
2. NON (normalement ouvert): se connecte à l’ampoule ; ouvert lorsque le relais est éteint.
3. Terrain d’entente: se connecte à la source secteur.

Vous ne pouvez avoir que NC ou NO connecté à l’ampoule – jamais les deux en même temps. Si vous faites cela, il ne s’éteindra jamais, car l’électricité passera simplement par l’autre fil.

Avertissement: Si vous utilisez des relais, vous jouez avec l’électricité à haute tension. Cela peut être dangereux, car vous risquez de vous électrocuter. Veuillez être prudent et prendre des mesures de sécurité à tout moment. Si vous n’êtes pas sûr à 100 % de ce que vous faites, il est préférable d’abandonner le projet jusqu’à ce que vous en sachiez plus sur le travail en toute sécurité. Vous pouvez également envisager de demander l’aide de quelqu’un qui connaît bien les relais.

Choisir un module de relais

Votre revendeur d’électronique local peut avoir de nombreux types de modules de relais différents sur les étagères. Malheureusement, la plupart de ceux qui sont couramment disponibles ne fonctionnent pas avec un Arduino.

Si vous magasinez en ligne, vous devriez en choisir un qui a « 5VDC » dans son nom de modèle. Un exemple serait SRD-05VDC-SL-C qui est un module relais 5V de type SRD.

Une autre chose à vérifier est de savoir s’il s’agit d’un relais SRD ou SSR. Les relais SRD sont nettement moins chers que les relais SSR à environ la moitié du prix, mais l’avantage est qu’ils sont silencieux lorsqu’ils s’allument et s’éteignent. Les relais SRD émettent un son fort et claquant lorsque leurs électroaimants se déplacent entre ces positions.

Enfin, vous devriez en obtenir un sous forme de module. Les relais SPDT normaux n’ont pas de broches qui se connectent aux microcontrôleurs. Vous en aurez besoin pour le connecter à votre Arduino.

Ce dont vous aurez besoin

Voici la liste complète des éléments dont vous aurez besoin avant de commencer avec un module relais avec votre Arduino :

• Relais SPDT 5VDC
• Arduino (tout modèle)
• Câble en cuivre (12 AWG devrait suffire, la longueur dépend de la longueur que vous souhaitez)
• Une ampoule
• Douille d’ampoule
• Prise d’alimentation CA

En plus de cela, vous aurez besoin d’avoir quelques outils supplémentaires à portée de main :

• Coupe-fil, pour couper les fils à votre longueur préférée.
• Tournevis, pour desserrer et serrer les bornes à vis.
• Pince à dénuder, pour dénuder les boîtiers en plastique des fils.

Utiliser un module relais avec un Arduino

Une fois que vous avez tout l’équipement nécessaire, créez votre configuration.

1. Préparez la charge

La « charge » est la partie d’un circuit qui consomme de l’énergie électrique sous forme de courant et la transforme en d’autres formes, comme la lumière et la chaleur. Pour les besoins de ce didacticiel, nous utilisons une ampoule comme charge.

1. Entre la prise électrique et l’ampoule, vous devez avoir une paire de câbles. Un câble va directement de la prise électrique à l’ampoule. L’autre est coupé quelque part à mi-chemin et connecté au module de relais. Mesurez les longueurs que vous souhaitez utiliser.

3. Avec une pince à dénuder, exposez environ un pouce de fil des deux côtés. La douille de l’ampoule et le relais doivent avoir des bornes à vis pour que vous puissiez les installer.

2. Coupez les câbles selon vos mesures. La distance entre le module de relais et la charge n’a pas d’importance ici – ce qui compte, c’est que vous disposiez d’une longueur de câble suffisante pour atteindre la prise secteur la plus proche.

4. Vissez l’un des câbles de la fiche dans l’une des bornes à vis de la prise. Laissez l’autre câble libre pour le moment.

5. Vissez l’autre câble au relais : vous pouvez opter pour NC ou NO.

6. Visser un autre fil à la borne entre NC et NO.
7. Connectez l’autre morceau de câble à la borne à vis de la douille de l’ampoule pour compléter le circuit.

2. Préparez votre Arduino

1. Ouvrez l’IDE Arduino et collez le code suivant. Ne vous inquiétez pas, car nous verrons ce que fait chaque ligne plus tard.

const int relayPin = 7;
 
void setup() {
	pinMode(relayPin, OUTPUT);
}
 
void loop() {
	digitalWrite(relayPin, HIGH);
	delay(1500);
	digialWrite(relayPin, LOW);
	delay(1500);
}

Noter: ce code devrait fonctionner sur TOUTES les cartes basées sur Arduino et 5V tolérantes.

2. Enregistrez-le dans quelque chose comme « arduino-relay.ino », mais tout fonctionnera tant qu’il se termine par le type de fichier « .ino ».

3. Téléchargez le code sur l’Arduino. Utilisez le câble USB fourni avec votre carte Arduino pour la connecter à votre PC.

4. Allez dans « Sketch -> Upload » ou appuyez sur CTRL + tu sur le clavier pour commencer le téléchargement.
5. Si vous êtes un utilisateur de PlatformIO, le bouton « Construire et télécharger » se trouve dans le bac bleu en bas entre les boutons de vérification et de corbeille. C’est la flèche qui pointe vers la droite.

6. Si tout se passe comme prévu, vous devriez recevoir une notification « Done Uploading » sur l’Arduino.

7. Déconnectez votre Arduino du PC.

Comprendre le code

La première ligne du code est utilisée pour définir la broche utilisée dans cette configuration. La broche 7 est facile à trouver sur l’Arduino, nous l’utilisons donc.

• const: définit quelque chose qui ne changera pas dans le code. int indique que ce sera un entier.
• relayPin: est le nom d’un nombre immuable que nous définissons. Nous l’utiliserons plus tard pour appeler ce numéro immuable.
• 7: est la valeur de relayPin et l’entier non modifiable.

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

• void setup() {...}: cette fonction vous permet d’exécuter le code une fois. Ici, nous avons défini ce que relayPin alias la broche 7 le fait.

• pinMode(): une fonction qui prend en compte deux paramètres : le numéro de broche et s’il s’agit d’une entrée ou d’une sortie. Par défaut, toutes les broches Arduino par défaut comme entrées sauf pour les broches d’alimentation. Ici, nous demandons à Arduino d’autoriser relayPin devenir une broche de sortie.

void loop() {
	digitalWrite(relayPin, HIGH);
	delay(1500);
	digialWrite(relayPin, LOW);
	delay(1500);
}

• void loop() {...}: vous permet d’exécuter votre code indéfiniment.
• digitalWrite(): prend un code PIN et le transforme soit HIGH ou LOW. Une épingle sur HIGH émet 5V alors qu’une broche sur LOW se trouve à 0V. En envoyant 5V de l’Arduino aux bobines magnétiques du relais, nous alimentons efficacement un petit électroaimant de 5 volts.
• delay(): met en pause tout le code. Il prend un nombre comme paramètre, qui correspond à la durée pendant laquelle vous souhaitez suspendre le code en millisecondes. Dans ce cas, nous suspendons le code pendant 1500 millisecondes chacun ou 1,5 seconde.

3. Connectez-vous à votre Arduino

Dans la dernière étape, vous connecterez la charge à l’Arduino.

1. À l’aide de broches de cavalier, connectez chaque borne du relais à chaque broche Arduino comme suit : IN à la broche 7, VCC à 5V et GND à GND.

2. Pour que tout cela fonctionne, connectez la fiche électrique à la prise secteur et connectez l’Arduino à une alimentation 5V. Il peut s’agir d’une banque d’alimentation, d’une batterie CC ou d’un adaptateur secteur utilisé pour les téléphones.

Noter: lorsque vous jouez avec des choses qui pourraient potentiellement casser votre ordinateur (votre Arduino inclus), c’est toujours une bonne idée de connecter la carte à une alimentation qui n’est PAS le port USB de votre ordinateur.

3. L’ampoule doit s’allumer et s’éteindre toutes les 1,5 secondes. Vous pouvez modifier le code pour lui faire faire d’autres choses ou le connecter à des capteurs.

Questions fréquemment posées