Circuito para acionamento de relé 5V

Faça você mesmo um circuito para acionar um relé de 5V-10A com entrada compatível para plataformas de desenvolvimento embarcado como Arduino, NodeMCU e Raspberry Pi.

Circuito para acionamento de relé 5V - NodeMCU, Arduino e Raspberry Pi.

Da série de artigos e tutoriais sobre domótica no Tec Dicas, onde abordamos diversos temas interessantes sobre a área de automação residencial utilizando plataformas de desenvolvimento embarcado como Arduino e Raspberry Pi. Este tutorial será dedicado especialmente para você que necessita de um circuito simples de acionamento de relé para projetos dedicados, onde a utilização de módulos prontos não é uma solução viável.

Nos tutoriais passados foram explanados a montagem elétrica e eletrônica utilizando um módulo relé de 2 canais em diversos tipos de aplicações, e entendendo o funcionamento físico e utilização do componente relé, podemos desenvolver um circuito dedicado compatível para entradas/inputs de sistemas que trabalham nas tensões de 5V ou 3.3V de forma segura utilizando componentes eletrônicos simples.

Desenvolvimento do projeto

Separamos uma lista dos materiais necessários para o circuito funcionar, você pode escolher entre a montagem em protoboard ou placa ilhada/universal/perfurada. Siga o diagrama esquemático abaixo para a montagem.

Lista de materiais do circuito (Principal)

  • 1 Relé de 5V - 10A
  • 1 Acoplador óptico PC814
  • 1 Transistor NPN BC547
  • 1 Diodo 1N4007
  • 2 Resistores de 220Ω
  • 1 Resistor de 1KΩ
  • 1 LED de 3mm para estado do relé
  • 1 Fonte de alimentação 5V

Lista de materiais para montagem protoboard

  • Lista de materiais do circuito
  • 1 Protoboard
  • Fios jumpers
  • Ferro de solda
  • Estanho para solda
  • Alicate de corte

Lista de materiais para montagem placa ilhada

  • Lista de materiais do circuito
  • 1 Placa ilhada face simples
  • Fios jumpers
  • Ferro de solda
  • Estanho para solda
  • 1 Borne KRE de 3 vias
  • Barra de pinos 1x40 180 graus - Macho
  • 1 Chave de fenda/philips pequena
  • Alicate de corte
Esquema do circuito de acionamento de relé para entradas 5V e 3.3V
Esquema do circuito de acionamento de relé para entradas 5V e 3.3V

Clique nas imagens para ampliar.

O primeiro passo é entender alguns pontos fundamentais do projeto, como a função do transistor, o diodo entre a bobina do relé, o acoplador óptico/opto acoplador e a Lei de Ohm.

Para controlar os estados de ligado e desligado do relé precisamos de uma chave eletrônica chamada transistor. Aplicando um sinal HIGH na base do transistor o relé é acionado, e com um sinal LOW o relé é desligado. Porém a mudança de estado para LOW gera o fenômeno da indutância que tende ao infinito, ou seja, o campo magnético gera uma alta tensão inversa resultando em surtos ao circuito, podendo prejudicar portas de microcontroladores e outros componentes presentes. Para contornar este problema adicionamos o diodo em paralelo entre os terminais da bobina tendo a função de polarização direta, entregando uma pequena queda de aproximadamente 0,7V ao coletor do transistor em modo de corte.

O acoplador óptico é um excelente componente para isolar a entrada e saída de um circuito. Normalmente possui um LED, um diodo de proteção e um transistor um pouco diferente, sua base é sensível à luz. Este componente é aplicado no projeto para isolar o circuito de acionamento bruto, com a entrada de dados digitais. Como o foco é para plataformas que trabalham em diferentes tensões, é necessário calcular o valor do resistor limitador de corrente do LED utilizando a Lei de Ohm, para que seja compatível em 5V e 3.3V. 

Clique nas imagens para ampliar.

Analisando os resultados podemos implementar um resistor comercial de 220Ω, satisfazendo as duas tensões de entrada conforme o diagrama esquemático. 

Podemos utilizar este módulo relé de 1 canal em diversas plataformas de desenvolvimento, como Arduino e NodeMCU conforme imagens abaixo, você pode desenvolver um código para piscar um LED em uma porta digital para testar o funcionamento. Lembrando que o VCC do relé é alimentado com +5V, independentemente da tensão de entrada digital, 5V ou 3.3V.

Clique nas imagens para ampliar.

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Referências

  1. BRAGA, N, C; Relés: circuitos e aplicações. Editora Newton C. Braga, 2017.
  2. MALVINO, A, P; Eletrônica: volume 1. 4 ed. Makron Books, 1997.


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