Qu'est-ce qu'un module relais ? Piloter lampes, prises et pompes avec Arduino

Un relais est un interrupteur commandé électriquement : un petit signal suffit pour allumer et éteindre une charge bien plus importante. Une broche d'Arduino ne fournit que 5 V et quelques dizaines de milliampères, assez pour une LED mais pas pour une lampe, un ventilateur, une pompe à eau ou un appareil branché sur le secteur 230 V. Le module relais comble ce manque : l'Arduino envoie un petit signal et le relais ferme ses contacts pour laisser passer le courant fort dans la charge. C'est la pièce maîtresse des projets domotiques, d'arrosage automatique et de minuterie.

Comment fonctionne un relais ?

Un relais contient une bobine (un électroaimant), une palette métallique mobile et des contacts. Quand le courant traverse la bobine, le champ magnétique attire la palette et ferme les contacts ; le « clic » que tu entends, c'est ce mouvement. Quand le courant s'arrête, un ressort ramène la palette et les contacts s'ouvrent.

Le point essentiel : il n'y a aucune liaison électrique entre le côté bobine (circuit de commande) et le côté contacts (circuit de charge). Ils ne sont reliés que magnétiquement. Ton circuit Arduino en 5 V reste ainsi isolé du secteur.

Que trouve-t-on sur un module relais ?

On ne peut pas brancher un relais nu directement sur une broche d'Arduino : la bobine consomme plus de courant que la broche ne peut en fournir et, en se coupant, elle produit une surtension capable de détruire la broche. La carte du module embarque les composants qui règlent ces problèmes :

• Transistor de commande : commute les 70 à 80 mA dont la bobine a besoin à partir du petit signal de la broche.
• Diode de roue libre : absorbe la tension inverse produite à la coupure de la bobine et protège le transistor et l'Arduino.
• Optocoupleur (sur certains modèles) : transmet le signal de commande par la lumière et sépare complètement l'Arduino du circuit du relais.
• LED d'état : s'allume quand le relais est collé ; très pratique pour vérifier que ton code fonctionne.
• Borniers à vis : pour brancher les fils de la charge solidement, sans soudure.

Que signifient NO, NC et COM ?

Le côté charge du relais possède trois bornes. Celles que tu utilises déterminent si ton appareil est allumé ou éteint quand le relais n'est pas alimenté :

Caractéristiques techniques (module 5 V courant)

Brancher un module relais sur Arduino

Le côté commande demande trois fils : VCC du module sur 5V, GND sur GND et IN sur la broche numérique 7. Côté charge, tu coupes un des fils de l'appareil à commander et tu relies ses deux extrémités aux bornes COM et NO. Le relais remplace tout simplement un interrupteur mural.

1const int RELAY_PIN = 7;
2
3void setup() {
4  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
5  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);  // aktif LOW modülde kapalı başla / start OFF on active-LOW modules
6}
7
8void loop() {
9  digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);   // röle çeker, cihaz açılır / relay on
10  delay(3000);
11  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);  // röle bırakır, cihaz kapanır / relay off
12  delay(3000);
13}

Commander le relais avec un bouton : interrupteur marche-arrêt

Dans les vrais projets, on commande le plus souvent le relais avec un bouton, un capteur ou une heure. Le code ci-dessous inverse l'état du relais à chaque appui : tu peux ainsi piloter une lampe 230 V avec un petit bouton-poussoir. Pour le câblage du bouton et les rebonds, vois Comment brancher un bouton-poussoir sur Arduino.

1const int RELAY_PIN = 7;
2const int BUTTON_PIN = 2;      // butonun diğer ucu GND'de / other leg to GND
3
4bool relayOn = false;
5bool lastButton = HIGH;
6
7void setup() {
8  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
9  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
10  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); // başta kapalı / start OFF (active LOW)
11}
12
13void loop() {
14  bool button = digitalRead(BUTTON_PIN);
15  if (lastButton == HIGH && button == LOW) {   // yeni basış / new press
16    relayOn = !relayOn;
17    digitalWrite(RELAY_PIN, relayOn ? LOW : HIGH);
18    delay(50);                                  // sıçrama önleme / debounce
19  }
20  lastButton = button;
21}

JD-VCC et optocoupleur : isolation complète

Sur les modules à optocoupleur, à côté des broches VCC, GND et IN, on trouve une broche JD-VCC avec un cavalier. Cavalier en place, la bobine du relais est elle aussi alimentée par le 5 V de l'Arduino. Si tu retires le cavalier et branches une alimentation 5 V séparée sur JD-VCC et sa propre masse, le courant de la bobine vient entièrement de cette alimentation, et l'Arduino n'allume plus que la LED de l'optocoupleur. Avec des charges parasites comme les moteurs et les pompes, cela évite en grande partie les blocages et redémarrages de l'Arduino.

Relais avec l'ESP32 et le Raspberry Pi Pico

Les broches de l'ESP32 et du Pico délivrent 3,3 V. La plupart des modules relais 5 V se déclenchent avec ce signal, mais sur un module actif à l'état bas, un HIGH de 3,3 V ne relâche pas toujours complètement le relais ; si ton relais reste collé en permanence, c'est la raison. La solution : prendre un module à déclenchement 3,3 V, une carte à optocoupleur avec séparation JD-VCC, ou ajouter un petit transistor NPN. Le module lui-même reste alimenté en 5 V. Piloter un relais avec un Pico en MicroPython est aussi simple que ceci :

1from machine import Pin
2import time
3
4relay = Pin(15, Pin.OUT, value=1)   # GP15, aktif LOW: 1 = kapalı / active LOW: 1 = off
5
6while True:
7    relay.value(0)    # röle çeker / relay on
8    time.sleep(3)
9    relay.value(1)    # röle bırakır / relay off
10    time.sleep(3)

Règles de sécurité avec la tension du secteur

• Respecte le courant maximal : ne dépasse jamais la valeur inscrite sur le relais (par exemple 10A 250VAC). Avec des appareils puissants comme les radiateurs, climatiseurs ou bouilloires, reste nettement en dessous.
• Coupe la phase : pour une lampe ou une prise, fais passer la phase dans le relais, pas le neutre, pour qu'aucune tension ne reste sur l'appareil éteint.
• Utilise un câble adapté : les fils de breadboard ne sont pas faits pour le secteur ; côté charge, utilise un câble isolé de section suffisante.
• Isole le dessous de la carte : la face soudée du module porte la tension du secteur ; ne la laisse pas en contact avec du métal ou la main nue.
• Ajoute un fusible : un fusible adapté sur la ligne de charge évite un incendie en cas de court-circuit.

Relais, transistor ou relais statique ?

En bref : pour allumer et éteindre un appareil de temps en temps, le relais mécanique est la solution la moins chère et la plus simple. Pour régler la vitesse d'un moteur ou la luminosité d'un ruban LED, choisis un transistor ou un MOSFET, et pour des charges AC commutées de nombreuses fois par seconde, un relais statique. Pour choisir le bon transistor, jette un œil à l'outil Transistors.

Idées de projets avec un relais

• Arrosage intelligent : mets en marche la pompe quand le capteur d'humidité du sol signale qu'il est sec.
• Lumière au mouvement : allume une lampe quand un capteur PIR détecte quelqu'un, puis éteins-la après un moment.
• Ventilateur piloté par l'humidité : démarre l'extracteur de la salle de bains quand l'humidité monte ; pour la mesure, vois Capteur de température et d'humidité DHT11.
• Prise télécommandée : commande une prise avec un récepteur IR et la télécommande de la télé.
• Minuterie : allume et éteins l'éclairage de l'aquarium à la même heure chaque jour.
• Contrôle depuis le téléphone : pilote une lampe depuis une page web grâce au Wi-Fi de l'ESP32.

Erreurs fréquentes et solutions

• Le relais fonctionne à l'envers : le module est actif à l'état bas ; inverse HIGH et LOW dans le code.
• Le relais claque sans arrêt : l'alimentation est peut-être insuffisante ; utilise une alimentation 5 V externe, surtout avec plusieurs relais.
• L'Arduino redémarre quand le moteur tourne : parasites et chute de tension ; alimente la bobine séparément via JD-VCC et ajoute un condensateur en parallèle sur le moteur.
• La LED s'allume mais la charge ne marche pas : les fils de la charge sont peut-être sur NC, ou une vis de bornier est desserrée.
• Avec l'ESP32, le relais ne relâche jamais : le HIGH de 3,3 V ne peut pas couper un module actif à l'état bas ; utilise un module compatible 3,3 V ou un transistor.
• Brancher un relais nu directement sur une broche : le courant de la bobine et la tension inverse détruisent la broche ; utilise toujours un module, ou un transistor avec une diode.

Dès que tu associes un relais à un capteur, tu commences à créer des automatismes vraiment utiles. Pour savoir à quoi sert chaque capteur, consulte le Guide des capteurs Arduino ; dans l'application BlueGrays, tu trouveras des projets de lampe, d'arrosage et d'éclairage à relais, pas à pas avec schémas.