Cos'è un modulo relè? Comandare lampade, prese e pompe con Arduino

Un relè è un interruttore comandato elettricamente che, con un piccolo segnale, accende e spegne un carico molto più grande. Un pin di Arduino fornisce solo 5 V e qualche decina di milliampere: basta per un LED, ma non per una lampada, una ventola, una pompa dell'acqua o un apparecchio collegato alla rete a 230 V. Il modulo relè colma questa differenza: Arduino invia un piccolo segnale e il relè chiude i suoi contatti, così la corrente elevata passa attraverso il carico. È il componente chiave dei progetti di domotica, irrigazione automatica e timer.

Come funziona un relè?

Dentro il relè ci sono una bobina (un elettromagnete), un braccio metallico mobile e dei contatti. Quando la corrente passa nella bobina, il campo magnetico attira il braccio e chiude i contatti; il "clic" che senti è proprio questo movimento. Quando la corrente si interrompe, una molla riporta indietro il braccio e i contatti si aprono.

Il punto più importante è che tra il lato della bobina (circuito di comando) e il lato dei contatti (circuito del carico) non c'è alcun collegamento elettrico. Sono uniti solo magneticamente. In questo modo il tuo circuito Arduino a 5 V resta isolato dalla rete elettrica.

Cosa c'è su un modulo relè?

Non puoi collegare un relè nudo direttamente a un pin di Arduino: la bobina assorbe più corrente di quella che il pin può dare e, quando si spegne, genera un picco di tensione che può distruggere il pin. La scheda del modulo include già i componenti che risolvono questi problemi:

• Transistor di pilotaggio: commuta i 70–80 mA richiesti dalla bobina usando il piccolo segnale del pin.
• Diodo di ricircolo (flyback): assorbe la tensione inversa che si crea quando la bobina si spegne e protegge transistor e Arduino.
• Optoisolatore (su alcuni modelli): trasmette il segnale di comando tramite la luce e separa completamente Arduino dal circuito del relè.
• LED di stato: si accende quando il relè è eccitato; utilissimo per verificare che il codice funzioni.
• Morsetti a vite: permettono di collegare i fili del carico in modo sicuro senza saldare.

Cosa significano NO, NC e COM?

Sul lato del carico il relè ha tre contatti. Quelli che usi decidono se il tuo apparecchio è acceso o spento quando il relè non è eccitato:

Caratteristiche tecniche (modulo 5 V comune)

Collegare il modulo relè ad Arduino

Il lato di comando richiede tre fili: VCC del modulo al 5V, GND a GND e IN al pin digitale 7. Sul lato del carico interrompi uno dei fili dell'apparecchio da comandare e colleghi i due capi ai morsetti COM e NO. Il relè prende semplicemente il posto di un normale interruttore a muro.

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}

Comandare il relè con un pulsante: interruttore on-off

Nei progetti reali di solito comandi il relè con un pulsante, un sensore o un orario. Il codice qui sotto cambia lo stato del relè a ogni pressione, così puoi comandare una lampada a 230 V con un piccolo pulsante. Per il collegamento del pulsante e il rimbalzo, vedi Come collegare un pulsante ad 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 e optoisolatore: isolamento completo

Sui moduli con optoisolatore, accanto ai pin VCC, GND e IN c'è un pin chiamato JD-VCC con un ponticello. Con il ponticello inserito, anche la bobina del relè è alimentata dai 5 V di Arduino. Se togli il ponticello e colleghi un alimentatore 5 V separato a JD-VCC e alla sua massa, la corrente della bobina arriva tutta da quell'alimentatore e il lato Arduino accende solo il LED dell'optoisolatore. Con carichi rumorosi come motori e pompe, questo riduce molto blocchi e riavvii di Arduino.

Relè con ESP32 e Raspberry Pi Pico

I pin di ESP32 e Pico forniscono 3,3 V. La maggior parte dei moduli relè a 5 V si attiva anche con questo segnale, ma su un modulo attivo basso un HIGH a 3,3 V non sempre diseccita del tutto il relè; se il tuo relè resta sempre eccitato, il motivo è questo. La soluzione è prendere un modulo con attivazione a 3,3 V, usare una scheda con optoisolatore e separazione JD-VCC oppure aggiungere un piccolo transistor NPN. Il modulo va comunque alimentato a 5 V. Comandare un relè con il Pico in MicroPython è semplice così:

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)

Regole di sicurezza con la tensione di rete

• Rispetta la corrente massima: non superare il valore stampato sul relè (per esempio 10A 250VAC). Con apparecchi potenti come stufette, condizionatori e bollitori resta ben al di sotto di questo limite.
• Interrompi la fase: quando comandi una lampada o una presa, fai passare nel relè il filo di fase e non il neutro, così l'apparecchio spento non resta in tensione.
• Usa cavi adeguati: i cavetti da breadboard non sono fatti per la rete; sul lato del carico usa cavo isolato di sezione adeguata.
• Isola il retro della scheda: il lato saldature del modulo porta la tensione di rete; non lasciarlo a contatto con superfici metalliche o con la mano nuda.
• Aggiungi un fusibile: un fusibile adeguato sulla linea del carico evita un incendio in caso di cortocircuito.

Relè, transistor o relè a stato solido?

In breve: se devi accendere e spegnere un apparecchio ogni tanto, il relè meccanico è la soluzione più economica e semplice. Per regolare la velocità di un motore o la luminosità di una striscia LED scegli un transistor o un MOSFET, e per carichi AC commutati molte volte al secondo un relè a stato solido. Per scegliere il transistor giusto, dai un'occhiata allo strumento Transistor.

Idee di progetti con il relè

• Irrigazione intelligente: avvia la pompa quando il sensore di umidità del terreno segnala che è asciutto.
• Luce che si accende col movimento: accendi una lampada quando un sensore PIR rileva qualcuno e spegnila dopo un po'.
• Ventola comandata dall'umidità: avvia l'aspiratore del bagno quando l'umidità sale; per misurarla vedi Sensore di temperatura e umidità DHT11.
• Presa con telecomando: comanda una presa con un ricevitore IR e il telecomando della TV.
• Timer: accendi e spegni la luce dell'acquario ogni giorno alla stessa ora.
• Controllo dal telefono: gestisci una lampada da una pagina web sfruttando il Wi-Fi dell'ESP32.

Errori comuni e come risolverli

• Il relè funziona al contrario: il modulo è attivo basso; scambia HIGH e LOW nel codice.
• Il relè continua a scattare: l'alimentazione potrebbe non bastare; usa un alimentatore esterno da 5 V, soprattutto con più relè.
• Arduino si riavvia quando parte il motore: disturbi e calo di tensione; alimenta la bobina a parte con JD-VCC e metti un condensatore in parallelo al motore.
• Il LED si accende ma il carico non funziona: i fili del carico potrebbero essere su NC o una vite del morsetto potrebbe essere allentata.
• Con l'ESP32 il relè non si diseccita mai: l'HIGH a 3,3 V non riesce a spegnere un modulo attivo basso; usa un modulo compatibile con 3,3 V o un transistor.
• Collegare un relè nudo direttamente a un pin: la corrente della bobina e la tensione inversa distruggono il pin; usa sempre un modulo, oppure un transistor con un diodo.

Quando abbini un relè a un sensore inizi a creare automazioni davvero utili. Per capire a cosa serve ogni sensore, dai un'occhiata alla Guida ai sensori per Arduino; nell'app BlueGrays trovi progetti con relè per lampade, irrigazione e illuminazione, passo passo con gli schemi.