Este contenido es un complemento práctico para los contenidos teóricos de los temas 4. Fundamentos de Computación Física, 5. Internet de las Cosas y 6. Robótica, de la asignatura Computación y Robótica de 2º y 3º de ESO.
🛠️ Materiales:
- 1 x Placa Arduino.
- 1 x Protoboard.
- 1 x Relé.
- 3 x Cables Dupont macho-hembra y macho-macho.
En los proyectos que hemos realizado hasta ahora hemos aprendido a controlar, mediante la programación por bloques, componentes electrónicos con Arduino. Hemos podido ver cómo se encienden y apagan luces o cómo se obtiene información de sensores. Sin embargo, todos nuestros circuitos estaban pensados para señales de baja potencia. ¿Qué ocurre si queremos controlar dispositivos que funcionen directamente con corriente alterna, como una lámpara de casa, un ventilador o la puerta del garaje?
Aquí es donde entra en juego un componente electrónico fundamental: el relé.
El relé es un dispositivo electromecánico que funciona como un interruptor controlado eléctricamente, de manera que cuando le enviamos una señal eléctrica desde Arduino, sus contactos internos cambian de estado (se cierran o se abren), permitiendo o impidiendo el paso de corriente en el circuito de potencia.
La gran utilidad de estos pequeños interruptores es que nosotros enviamos una señal de 5V desde Arduino, y el relé conmuta la línea de 230V de la red eléctrica, por ejemplo.
Con esta funcionalidad podemos controlar casi cualquier cosa que se nos ocurra: la iluminación en casa, las puertas, las persianas, el riego, la climatización,…, lo que queramos.
Teniendo su utilidad en mente, veamos qué aspecto tienen estos componentes:
Lo primero que reconocemos es algo que tienen muchos otros componentes, los tres pines típicos de VCC donde conectaremos la corriente de 5V que alimenta el relé, GND donde conectaremos la tierra de cualquiera de los pines GND de Arduino y el pin IN que es el que usaremos para que Arduino le mande las señales de ALTA o BAJA, usando el pin digital de salida que prefieras.
Pero ahí no queda todo, estoy seguro que has advertido la presencia de otros tres conectores. En este caso son entradas aseguradas con tornillos para garantizar que los cables queden bien sujetos, les llamamos «bornes». Además tienen una inscripción NO–COM–NC.
¿Qué significan esas siglas y cuál es su utilidad?
Estos terminales te indican cómo se comportan los contactos internos del relé cuando se activa y permiten que conectemos o desconectemos dispositivos de forma segura. Concretamente:
- NO «normally open»: se trata de la salida que normalmente está abierta (no conduce) cuando el relé no está activado. Se cierra solo cuando el relé se activa.
- COM «common»: es el punto de referencia o borne común. Conectamos aquí la línea de alimentación o la carga que quieres conmutar (es decir, el aparato eléctrico de más potencia que queremos controlar).
- NC «normally closed»: se trata de la salida que normalmente está cerrada (conduce) cuando la bobina no está activada. Se abre cuando activamos el relé.
Una vez comprendes lo que significan estas siglas, podemos integrar el relé en proyectos que requieran manejar dispositivos de mayor potencia o que estén alimentados directamente de la red eléctrica.
Pero, ¿cuánta potencia soportan?
Depende de cada relé, pero podemos verlo observando las inscripciones que figuran en el propio dispositivo o consultando las especificaciones eléctricas que indica el fabricante. En este caso, podemos ver que en el relé aparece la inscripción: SRD-5VDC-SL-C. Se trata de la referencia del fabricante (Songle) que describe, a grandes rasgos, sus características principales: la parte SRD hace referencia a la serie del relé, normalmente asociada a Songle, la parte 5VDC indica que la bobina del relé se activa con 5 voltios en corriente continua y el término SL-C suele indicar el tipo de contacto interno, que en este caso es SPDT «Single Pole Double Throw», permitiendo disponer de NO, NC y COM. El resto de inscripciones (10A 250VAC, 10A 125VAC, 10A 30VDC, 10A 28VDC) indican la corriente máxima y la tensión que soportan los contactos del relé.
Por ejemplo, vamos a usar un relé para controlar la puesta en marcha de una bomba extractora de agua. Como la bomba necesita más voltaje que los 5V que puede proporcionarle Arduino, vamos a conectarla a un enchufe, en medio colocaremos un relé y por medio de Arduino encenderemos o apagaremos la bomba.
Observa el montaje de nuestro proyecto:
Lo que puedes ver en la imagen es un relé que hemos situado eléctricamente entre un enchufe y la bomba de agua (el cable negro del enchufe lo conectamos al negro de la bomba), usando los bornes NO y COM (en COM el cable rojo del enchufe y en NO el cable rojo de la bomba). El resto es la conexión del relé con Arduino para poder activarlo usando un pin digital de salida.
De esta manera, cuando conectamos el enchufe a la corriente eléctrica no ocurre nada, queda todo a la espera de que Arduino envíe una señal.
¿Por qué no ocurre nada?
Porque estamos usando el borne NO del relé. Si hubiéramos conectado el positivo de la bomba al borne NC, la bomba empezaría a funcionar tan pronto como conectamos el enchufe a corriente.
Para activar la bomba ya solo tendremos que enviar un LOW desde Arduino al pin numero 4 que es donde hemos conectado el IN del relé. La bomba funciona con un LOW por la misma razón anterior. Si tuviéramos la bomba conectada al borne NC, funcionaría enviando un HIGH.
Ahora que ya tienes toda la información, ¿se te ocurre qué otras aplicaciones podrías poner en marcha en el aula?