Contextualização

O Relé é considerado uma chave eletromecânica formado por eletroímãs e um conjunto de contatos que servem para bloquear ou cortar tensões, que funciona em sua estrutura da seguinte forma – Figura 1.

Funcionamento

Quando o Relé se encontra desligado, a mola força a armadura para o estado de repouso. Ao ligar, há uma tensão aplicada à bobina que irá gerar uma corrente, a circulação da corrente nos enrolamentos da bobina irá induzir um campo magnético, que irá induzir um fluxo magnético nas partes ferromagnéticas, e o circuito será ativado. Essa força magnética será superior a força da mola, fazendo a armadura se mover em direção ao núcleo por meio do sistema de contatos – Contato Normalmente Fechado para Contato Normalmente Aberto. Os contatos fecham a armadura e vai para a posição de repouso junto ao núcleo, assim, o Relé está ligado. Ao retirar as tensões da bobina, a corrente cessa, fazendo os contatos voltar para a posição inicial devido a força da mola. Existem três campos de aplicação para os Relés: Relés automóvel, Relés de aplicação geral ou de potência; Relés de telecomunicação e de sinal (de baixa e alta frequência). A diferença entre eles está na carga aplicada nos contatos. O Relé foi inventado por um cientista norte americano chamado Joseph Henry, em 1830, nessa época, ele construía eletroímãs, dispositivos que utilizam correntes elétricas para gerar campos magnéticos, e descobriu o fenômeno eletromagnético. Mas demorou para publicar sua descoberta, ocorrida somente em 1832. Os Relés começaram a fazer parte das novas invenções que vieram, destaques para o telefone de Alexander Graham Bell (1847- 1922), em 1876, e a produção em larga escala depois que Samuel Morse criou o telégrafo, aparelho que fazia uso do Relé (Aparelho eletroímã) para funcionar. Eles fizeram parte do sistema telefônico durante muito tempo até ser substituídos pelos Relés eletrônicos, primeiro pelos analógicos e depois digitais. A partir dos anos cinquenta do século XX muitos outros modelos de Relés foram surgindo no mercado elétrico, como por exemplo, o SSR – estado sólido, esse não tem partes móveis para funcionar, pois usa elementos da elétrica e eletrônica, ótica dos materiais semicondutores e dos componentes elétricos.

Em 1954, Piero Giordiano, Italiano, criou o Relé de impulso (telerruptor ou Relé de passo), esse permite uma variável de atuação do equipamento por meio de cames – semelhante a uma roda dentada, por isso, é muito utilizado em instalações residenciais e comerciais. Quanto às tecnologias utilizadas, segundo os estudiosos de tecnologias, existem os Relés de primeira geração – o eletromecânico e segunda geração – eletrônica analógica. A partir desse último surgiu o SSR (do inglês Solid State Relays) Relés sólidos. Nas décadas de 1980 e 1990 surgiram os Relés de terceira geração, os digitais, esses trabalham com microcomputadores que analisam sinais e informações digitais para manobrar circuitos. Faz-se importante salientar que os tamanhos destes componentes foram ficando cada vez menores, de acordo com a evolução e tecnologia aplicada. A evolução do Relé culminou no transistor, componente que você estudou em aulas anteriores. Esse é um dispositivo semicondutor, geralmente feito de silício ou germânio, usado para amplificar ou atenuar a intensidade da corrente elétrica em circuitos eletrônicos Nesta aula, iremos trabalhar com o Módulo Relé 5V de 2 Canais, presente no kit de robótica.

ESPECIFICAÇÕES

• Modelo: SRD-05VDC-SL-C

• Tensão de operação: 5VDC

• Permite controlar cargas de 220V AC

• Corrente típica de operação: 15-20mA

• LED indicador de status Pinagem: Normal Aberto, Normal Fechado e Comum

• Tensão de saída: (30 VDC a 10A) ou (250VAC a 10A)

• Furos de 3mm para fixação nas extremidades da placa Tempo de resposta: 5-10ms

• Dimensões: 51 x 38 x 20mm

• Peso: 30g

Montagem

Iniciamos a montagem encaixando o Módulo Sensor de Som sobre a Protoboard, como mostrado na figura 3

Utilizando 2 Jumpers Macho-Macho, conecte os pinos GND e 5V da placa Arduino as duas linhas laterais azul e vermelha, respectivamente, da Protoboard, como mostrado na figura 4.

Utilize mais 2 Jumpers Macho-Macho para alimentar o Módulo Sensor de Som, interligando as duas linhas laterais, azul e vermelha da Protoboard, com os pinos GND e VCC do Módulo, respectivamente, como indicado na figura 5.

E para conectar o Módulo Relé à alimentação e ao Arduino, precisaremos de 3 Jumpers Macho-Fêmea, para isso, interligue 3 Jumpers Macho-Macho a três Jumpers Fêmea-Fêmea, e, então, utilize dois deles para alimentar o Módulo Relé, conectando as duas linhas laterais azul e vermelha da Protoboard com os pinos GND e VCC do Módulo, respectivamente, como indicado na figura 6

Utilize o outro Jumper Macho-Fêmea para interligar o Módulo Relé ao Arduino, conectando a porta digital 2 do Arduino ao pino IN2 do Módulo, como mostrado na figura 7.

Com mais 1 Jumper Macho-Macho, interligue o Arduino ao Módulo Sensor de Som, interligando a porta digital 3 do Arduino ao pino OUT do Módulo Sensor de Som, como mostrado na figura 8.

Finalizamos o protótipo conectando a extensão ao Módulo Relé, observe que apenas um dos condutores da extensão está cortado para ser conectado aos dois bornes do Relé, como mostrado na figura 9.

Agora, vamos programar!

Com os componentes eletrônicos montados, vamos programar nosso protótipo de acionamento do Relé. 

Linguagem de programação por código 

Para iniciar a programação, conecte a placa Arduino ao computador, através de um cabo USB, para que ocorra a comunicação entre a placa microcontroladora e o software Arduino IDE. No software IDE, crie um sketch e lembre-se de selecionar a porta que o computador atribuiu ao Arduino; então, escreva ou copie e cole o código-fonte de programação, conforme apresentado no quadro 1.

Com o código-fonte inserido no Arduino IDE, compile o programa pressionando o botão Verificar para examinar se não há erros de sintaxe. Estando o código correto, pressione o botão Carregar para realizar a transferência do programa para o Arduino. Após a transferência do programa para o Arduino, conecte um aparelho elétrico na extensão, por exemplo, um ventilador, posicione a chave na velocidade desejada e, então, conecte a outra extremidade da extensão numa tomada compatível com a tensão de funcionamento do ventilador. Agora, poderá testar seu protótipo. Produza um som, como exemplo, batendo palmas, observe que o Relé é acionado, permitindo o funcionamento do ventilador, e se bater palmas novamente, é possível desligá-lo.