Relevador con Arduino – [Relay Arduino Tutorial]

La placa Arduino puede alimentar circuitos electrónicos como LEDs, pequeños servomotores y adquirir lectura de diversos sensores. Pero ¿podría controlar grandes motores para apertura y cierre de puertas, bombas para un sistema de riego, o encendido y apagado de grandes lámparas, todo con tu placa Arduino? Respuesta corta: ¡Claro que sí! Para lograrlo, acudiremos al relevador.

¿Qué es un Relevador?

Un relevador o relay en inglés, es un interruptor que puede accionarse de manera eléctrica. Mediante un electroimán puede abrir y cerrar uno o más contactos.

Las partes principales de un relevador son:

  • Bobina de cobre
  • Núcleo de hierro
  • Balancín
  • Contactos

Para indicarle al relevador cuando tiene que abrir o cerrar sus contactos, es necesario alimentar la bobina de cobre, la cual activa el electroimán para accionar los contactos.

Tipos de Relevadores

Relevador SPST

El relevador más simple que existe es llamado relevador SPST (por sus siglas en inglés Single Pole Single Throw), Simple Disparo Simple Tiro. Esto quiere decir que cuando alimentamos con un voltaje determinado la bobina representada entre las conexiones 1 y 2 de la siguiente imagen, el contacto entre las salidas 3 y 4 cambia de estado; en este caso, se cierra el contacto. Por lo que para este tipo de relevador existen los NO (normalmente abiertos, normally open), o los NC (normalmente cerrados, normally closed). Cuando a la bobina (terminales 1 y 2), se le retira el voltaje, el contacto (terminales 3 y 4) regresa a su posición original. El tipo de contacto se deberá elegir al momento de adquirir el relevador.

Relevador SPST.
Relevador SPST.

Relevador SPDT

El relevador SPDT (Single Pole Double Throw), Simple Disparo Doble Tiro; es capaz de accionar un contacto con dos salidas mediante la activación de la bobina. Este tipo de relevador es el más común que existe en el mercado, ya que contiene dos contactos, uno NO y uno NC como se muestra a continuación.

Relevador SPDT.
Relevador SPDT.

Este tipo de relevadores es muy versátil ya que dependiendo de nuestra necesidad, podemos utilizar el contacto NC o el contacto NO.

Relevador DPST

El relevador DPST (Double Pole Single Throw), Doble Disparo Simple Tiro; contiene dos contactos independientes que son accionados mediante la misma bobina. Puede contener contactos NO o NA, esto se debe elegir al momento de adquirir este tipo de relevador.

Relevador DPST.
Relevador DPST.

Relevador DPDT

El relevador de tipo DPDT (Double Pole Double Throw), Doble Disparo Doble Tiro, está compuesto por dos elementos con dos contactos cada uno, uno NO y uno NC.

Relevador DPDT.
Relevador DPDT.

¿Para qué utilizar un relevador?

Si observamos de manera cuidadosa, podemos notar que el accionamiento de los contactos depende del electroimán representado por la bobina; esto quiere decir, que el circuito que alimenta a la bobina puede ser distinto al circuito conectado en los contactos, obteniendo así un aislamiento eléctrico.

Mediante este dispositivo podremos activar un circuito más grande mediante un circuito más pequeño, hablando en términos de voltaje.

Por ejemplo si queremos controlar el encendido y apagado de un ventilador mediante nuestro Arduino tenemos el siguiente problema. El ventilador se alimenta de un contacto doméstico, el cual provee un voltaje de 110 volts de corriente alterna. Con el voltaje de la placa Arduino sería imposible de alimentar el ventilador, ya que la placa sólo puede entregar 5 volts de corriente directa.

Para poder lograr el objetivo, acudimos al relevador, accionando un circuito secundario como lo muestra la siguiente imagen:

Diagrama de un relevador con un ventilador.
Diagrama de un relevador con un ventilador.

Como puedes observar, el Arduino solamente se encarga de activar o desactivar la bobina del relevador, esto activará o desactivará el circuito secundario donde se encuentra el voltaje necesario para encender o apagar el ventilador. Para el caso, el ventilador podrá ser sustituido por otro aparato eléctrico como una bomba de agua, una lámpara, entre muchas otras opciones.

La ventaja de utilizar el relevador es que mediante un pequeño voltaje, suministrado por ejemplo desde un Arduino, podemos activar o desactivar un circuito secundario. Aquí podremos diferencias dos tipos de circuitos: el circuito de control (con voltajes pequeños), y el circuito de potencia (con voltajes grandes). Esto nos permite que las corrientes eléctricas que circulan por el circuito de potencia, no interfieran con las corrientes pequeñas del circuito de control. De esta manera, los circuitos se encontrarán aislados eléctricamente.

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Relevadores de estado sólido

Cuando el relevador es activado o desactivado, internamente dos placas metálicas harán contacto o no. Al ocurrir esto, un pequeño click se podrá escuchar.

Al ser un fenómeno mecánico, al tiempo tendremos desgaste físico de este sistema, por lo que nuestro relevador tendrá una vida útil limitada. Imagina que deseas variar la velocidad de un motor mediante un relevador, encendiéndolo y apagándolo mediante una señal PWM utilizando como ejemplo este artículo. El relevador estará haciendo clicks muy rápido, por lo que la vida útil la acortaremos aún más.

Relevador de Estado Sólido.
Relevador de Estado Sólido.

Para aplicaciones donde se necesiten muchas conmutaciones consecutivas durante periodos prolongados de tiempo, existe el relatador de estado sólido. Estos relevadores no utilizan un contacto físico; por el contrario, utilizan un interruptor electrónico, fabricado con material semiconductor, basado en transistores. Por lo tanto, la conmutación podrá ser mas rápida y 100% electrónica. Esto nos permitirá alargar la vida util del dispositivo, además de que no escucharemos el famoso click.

Controlar una Lámpara con Relevador y Arduino

Veamos un ejemplo práctico. Encenderemos una lámpara mediante un relevador y nuestra placa Arduino UNO. Utilizaremos el siguiente diagrama de conexiones.

Utilizaremos un relevador que su bobina se active con 5 VCD y sus contactos sean compatibles con 110 VCA. En el mercado podrás encontrar varios tipos de relevadores, de un canal, dos o más, en placa de circuito impreso o suelto; cualquiera te servirá. Para este ejemplo utilizaremos un relevador que viene en su placa de circuito impreso como se muestra a continuación.

Conexión Relevador con Arduino.
Conexión Relevador con Arduino.

Para utilizarlo desde el Arduino, declararemos como salida digital el PIN 13. El relevador utilizado en este ejemplo se activa con un estado LOW. Por lo que escribir un estado bajo en la salida digital, conmutará el contacto del relevador.

Es importante que desconectes el relevador antes de cargar el código al Arduino, ya que en el proceso de carga del programa, los puertos se activan y desactivan; esto te podría causar acciones no deseadas en el relevador

El programa que utilizaremos será muy simple:

Con el código anterior, el relevador se activará y desactivará cada 2 segundos. ¿Muy simple no?

Te reto a que modifiques el programa para que actives y desactives la lámpara mediante una palabra especial utilizando la comunicación Serial, visita este artículo para tomar el ejemplo.

Basándote en este ejemplo, podrás controlar tantos aparatos como desees, agregando más relevadores.

Controlar un Motor trifásico con Relevador y Arduino

¿Controlar una lámpara es muy simple, es algo muy pequeño? Realmente podrías controlar cualquier cosa siempre y cuando utilices el relevador adecuado.

Vamos a controlar algo realmente de potencia: un motor trifásico! Un motor trifásico se alimenta de 110 VCA, mediante tres líneas de energía. Para lo cual, es conveniente utilizar un contactor de tres polos, que es básicamente un relevador, contiene una bobina que activa tres contactos a la vez. El contactor que utilizaremos de ejemplo, su bobina se activa con 110 VCA.

Contactor trifásico.
Contactor trifásico.

El diagrama de conexiones queda de la siguiente manera. El relevador utilizado en el ejemplo anterior, nos servirá para activar la bobina del contactor. Y por supuesto, utilizaremos el mismo código visto antes en este artículo.

Diagrama para el control de un motor trifásico con Arduino.
Diagrama para el control de un motor trifásico con Arduino.

Para controlar el encendido y apagado del motor, utilizaremos el ejemplo que vimos en este capítulo.

Si quieres ver cómo queda este ejemplo, reproduce el video al inicio de este post!

¿Quieres conocer más a fondo el contactor? Déjame tus comentarios!


¿Qué te ha parecido este tutorial? Realmente nuestro Arduino puede ser capaz de controlar casi cualquier cosa siempre y cuando utilicemos las herramientas adecuadas. Te invito a dejarme tus comentarios y sugerencias. Platícame qué proyectos tienes en mente y podemos trabajarlos juntos.

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