Figure 1: Un relais

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Un relais est un interrupteur électromagnétique qui est utilisé pour commuter Haute Tension / Courant en utilisant des circuits de faible puissance. Les relais isolent aussi bien les circuits basse puissance que les circuits haute puissance, ceci est une bonne caractéristique, en particulier pour des raisons de sécurité, une section du circuit à haute tension / courant dangereux peut être isolée de l’utilisateur. Lorsqu’une tension basse est appliquée au relais (bobine enroulée sur un noyau de fer doux), cette bobine devient un aimant qui alimente à son tour le noyau de fer doux qui ferme ou ouvre les contacts haute tension / courant du relais.

Les relais électromagnétiques utilisent un électro-aimant pour actionner mécaniquement un mécanisme de commutation. Un relais peut être utilisé pour commuter des dispositifs de puissance supérieure tels que des moteurs, des ampoules et des solénoïdes.

Figure 2: Relais activé                                      Figure 3: Relais désexcité

Généralement, un relais unipolaire – double jet (SPDT) normal a 5 bornes. Deux bornes sont utilisées pour alimenter la bobine du relais et les trois autres sont l’interrupteur commandé auquel un dispositif contrôlé est connecté. Les trois bornes sont: COM (commun), NO (normalement ouvert) et NC (normalement fermé).

Lorsque la bobine du relais n’est pas alimentée, l’induit sera connecté au contact NC. Ainsi, COM et NC seront connectés, tout ce qui est connecté via cette borne NC sera allumé. Lorsque la bobine est excitée, elle devient un électroaimant qui attirera l’armature de fer, cela ouvrira le contact NC et fermera le contact NO. Les figures 2 et 3 ci-dessus montrent les ampoules connectées aux contacts NO et COM des relais, sur la figure 2, l’interrupteur 1 est fermé, 5V traverse la bobine du relais 1 qui l’excite, l’aimant attire l’armature de fer qui ferme le contact NO de le relais qui à son tour ferme le circuit 220V de l’ampoule L1. L’ampoule 1 est allumée. Sur la figure 3, le commutateur 2 est ouvert, le relais 2 est désactivé et l’ampoule L2 est éteinte.

Spécifications d’un relais

Il y a quelques paramètres à prendre en compte avant de choisir un relais pour assurer la sécurité et le bon fonctionnement:

  • Spécifications de la bobine: C’est la basse tension requise pour activer le relais. Certains relais fonctionnent avec une tension continue de 5V à 12V, entraînant un courant d’environ 50 mA à 100 mA.
  • Spécifications des contacts: Ces spécifications concernent les bornes haute tension / courant du relais. Les spécifications des contacts couramment utilisées sont la tension et le courant maximum qu’il peut supporter en continu. Aucun appareil avec une tension et / ou un courant plus élevé que le relais ne doit être connecté au relais, sinon il pourrait être endommagé.
  • Boîtier et montage: Type de boîtier utilisé en fonction de l’environnement d’exploitation et des méthodes de montage requises.

Un circuit d’interfaçage de relais

Figure 4: Interfaçage d’un relais à un microcontrôleur PIC

Si possible, le relais doit être alimenté par une alimentation séparée pour permettre une connexion de relais nécessitant une tension différente comme par exemple un relais 12V qui est différent du 5V fourni au microcontrôleur. Sur la figure 4, le microcontrôleur va activer le transistor Q1 lorsque la broche RB0 est haute ce qui allumera le relais, tout ce qui est connecté aux contacts du relais peut ainsi être allumé ou éteint. Certains relais fonctionnent avec une tension continue de 5V à 12V, entraînant un courant d’environ 50 mA à 100 mA. Comme ce courant est évidemment plus élevé que le maximum de 25 mA qu’une broche de microcontrôleur PIC peut fournir. C’est pourquoi un relais ne doit jamais être connecté directement à un microcontrôleur PIC. Un circuit à transistors comme celui ci-dessus sur la figure 4 pourrait être utilisé à la place.

Notez l’utilisation d’une diode de suppression EMF arrière D1 à travers les contacts de relais, cette diode est appelée diode roue libre. Le rôle de cette diode est d’éviter d’endommager le transistor à partir d’une force contre-électromotrice générée par la bobine du relais lorsque le relais est désactivé. Une diode 1N4001 ou équivalent est appropriée comme diode de roue libre.

Code MPLAB XC8

Pour allumer et éteindre un appareil connecté à un relais est très simple, c’est comme envoyer une commande pour allumer ou éteindre une LED. Une fois que la broche de sortie est haute avec un ‘1’ logique, le transistor sera activé comme un interrupteur qui à son tour va alimenter le relais. Un ‘0’ logique coupera le transistor et le relais sera désactivé. Tout ce dont nous avons besoin est de deux étapes: Réglez la direction PORT comme broche de sortie avec le registre TRIS et envoyez un « 1 » ou un « 0 » à la broche de sortie avec le registre LAT.

1. Réglez la direction du bit PORT avec le registre TRIS. 1 en fera une broche d’entrée et 0 en fera une broche de sortie.
Exemple: TRISBbits.RB0 = 0; // Définir PORTB.0 uniquement comme broche de sortie

2. Sortir un 0 (pour éteindre) ou un 1 (allumer) sur le PORT avec le registre LAT.
Exemple: LATBbits.RB0 = 1; // Activer PORTB.0
LATBbits.RB0 = 0; // Désactiver PORTB.0

La figure 4 montre un relais interfacé à un microcontrôleur, le code ci-dessous va alimenter le relais pendant 2 secondes puis le mettre hors tension pendant 1 seconde et ainsi de suite. Tout ce qui est connecté au relais s’allume et s’éteint. 2 secondes ON et 1 seconde OFF.

Vous pouvez télécharger les fichiers de projet complet (code source MPLAB XC8 et Proteus conception schématique) ci – dessous ici. Tous les fichiers sont compressés, vous aurez besoin de les dézipper ( Télécharger une version gratuite de l’utilitaire Winzip pour décompresser les fichiers ).

MPLAB code XC8: Interfacing relais code XC8

Proteus Schéma: Relais XC8 Proteus