아두이노 레시피 : 릴레이 모듈 사용하기 - 기초편

# Recipe 5. 릴레이 스위치 모듈 (기초 편)

DIY IOT플러그 내부 모습

 

안녕하세요~ 아두이노 셰프입니다. IOT프로젝트를 하다 보면 스마트 플러그처럼, 외부의 전기를 컨트롤해야 될 때가 있습니다. 그럴 때 사용할 수 있는 것이 바로 이 릴레이 모듈이에요. 제가 학생들 수업하면서 스마트화분을 만든 적이 있는데, 물펌프를 작동시키기 위해서 간단하게 릴레이스위치를 사용한 적이 있었어요. (모터드라이버를 사용하면 괜히 어려워지잖아요 ㅎ.ㅎ) 이뿐만 아니라 220v 전기도 스위칭할 수 있답니다. 아두이노와 분리된 회로를 컨트롤할 수 있는 유용한 친구예요. 이 릴레이 모듈에 대해 한번 알아볼까요?

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오늘의 재료 Ingredient

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<메인 재료>

릴레이 스위치 1 채널

(어떤 모델이든 상관없습니다. 1 채널이면 됩니다.)

<그 외 재료>

아두이노 우노

암-수 점퍼케이블(3개)

9v 건전지, 건전지 홀더

DC모터(어떤 모터든지 상관없어요)

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메이킹 방법 Steps

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Step 1. 선 연결하기 Wiring

아두이노↔릴레이모듈

a. 릴레이의 VCC는 아두이노의 5V에

b. 릴레이의 GND는 아두이노의 GND에

c. 릴레이의 IN은 아두이노의 D7핀에 연결해 주세요.

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릴레이모듈 ↔ 모터회로

a. 9V건전지의 + 는 DC모터 한쪽 극에

b. 9V건전지의 - 는 릴레이모듈의 COM에

c. 릴레이모듈의 NO는 DC모터의 남은 극에 연결해 주세요.

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(헷갈리신다고요? 그림 그대로 연결하시면 돼요ㅋ)

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Q. COM, NO, NC 중 어디에 연결해야 할지 모르겠어요.

제가 학생들과 이 릴레이 스위치를 다룰 때면 항상 듣는 질문이에요.

그만큼 헷갈린다는 거겠죠? 오늘 정말 정복해 봅시다!

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사실 릴레이모듈은 안에, 두 개의 스위치가 있어요.

전기가 들어와야 연결되는 스위치, 전기가 들어오지 않아야 연결되는 스위치.

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릴레이모듈을 연결할 때는 이거만 알면 돼요.

스위치는 두 전선을 연결했다, 끊었다 하는 거잖아요.

릴레이에 연결한 두 전선가닥 중, 한 가닥은

반드시 COM에 연결되어야 하고요.

나머지 가닥은 NO에 연결해 주시면 돼요.

그럼 스위치가 켜졌을 때, 두 전선이 연결된답니다.

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NO는 Normally Open의 약자로 평소엔 스위치가 열려있어요. 동작해야 스위치가 닫혀서 연결됩니다.

NC는 Normally Closed의 약자로 평소에는 스위치가 닫혀있어요. 동작하면 스위치가 열려서 끊어진답니다.

그리고 COM은 Common의 약자로 공통이라는 뜻이에요.

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Step 2. 아두이노 코드 Code review

여러분의 요리가 훨씬 간편해질 수 있도록, 숙성이 필요한 코드는 언제나 제가 준비할게요ㅎㅎ

#define RelayPin 7 //지금부터 아두이노의 7번핀을 RelayPin이라고 할게요.

void setup() { //여기 안에 있는 코드는 딱 한번만 실행됩니다.
	pinMode(RelayPin, OUTPUT);
    //아두이노의 D7번 핀을 OUTPUT모드로 설정합니다. 이제 켜고 끌 수 있습니다.

}

void loop() { //위의 Setup() 실행 이후, 여기 안에 있는 코드는 무한히 반복실행됩니다.
	digitalWrite(RelayPin, LOW); //릴레이 스위치를 켭니다. (전기를 안줘야 스위치는 켜집니다! 그냥 구조가 그래요ㅎㅎ)
	delay(3000); //이를 3초간 유지할게요.
	
	digitalWrite(RelayPin, HIGH); //릴레이 스위치를 끌게요.
	delay(3000); //이를 3초간 유지할게요.
}

 

Step 3. 동작시키기 Working

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● 코드를 아두이노 우노에 업로드해 주세요.(업로드 완료 후에도 USB선은 뽑지 않고 유지합니다.)

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● 릴레이모듈의 녹색불이 깜빡이면서, 그에 맞춰 DC모터가 꺼졌다 켜질 거예요.

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오늘의 레시피는 여기까지입니다~ 더 깊은 맛을 원하시는 분은 아래 과학시즈닝을 참고해 주세요!

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“과학으로 양념하기” Seasoning

센서에 대한 과학적 원리와 세부내용으로 레시피에 더 깊은 맛을 넣어봅시다.

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모듈에 대하여

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과학원리

릴레이 모듈은 일종의 전자 스위치입니다.

이 스위치는 전자석으로 이루어졌어요.

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스위치를 동작시키면 딸깍 하던 소리가 났었죠?

전자석에 스위치가 붙었다 떨어졌다 하는 소리예요.

이 전자석의 원리는 말이죠..

쉽게 설명하면 한없이 쉬운데,

어렵게 설명하면 또 한없이 어렵단 말이죠..ㅋㅋㅋ

(쉽게 얘기해 볼게요ㅎ) 혹시 솔레노이드를 아시나요?

코일을 원통형으로 감아놓은 것을 솔레노이드라고 해요.

전류가 흐르는 도선은 그 주위에 자기장을 가지게 되는데,

솔레노이드는 이러한 자기장을 증폭시키는 구조를 가지고 있어요.

여러 개의 작은 자기장이 모여 큰 자기장이 된 달까요?

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(이 솔레노이드는 ‘오른나사법칙’과

앙페르의 법칙에 따라 자기장을 형성한답니다.

몰라도 돼요ㅋ)

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요약하면

솔레노이드에 전류가 흐르면 자기장이 만들어진다는 얘기예요.

그럼 이 솔레노이드가 어떻게 자석이 된다는 걸까요?

간단합니다. 솔레노이드 안에 도체(쇠)가 있으면

그 도체는 자석의 성질을 가지게 돼요.

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이러한 원리 때문에

전자석은 도체인 쇠에다가 코일을 감아서 만들어요.

전류가 있으면 순식간에 자석이 되고,

전류가 없으면 그 성질을 잃어버리기 때문에,

실생활에 다양한 용도로 쓰인답니다.

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동작원리

이 릴레이 스위치는

직류, 교류전기 상관없이 다 컨트롤할 수 있어요.

그래서 IOT콘센트를 만들 수 있답니다.

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오늘처럼 건전지회로를 스위칭할 수도,

220V의 콘센트 전류도 스위칭할 수 있어요.

(단, 220V 교류전기는 매우 위험함으로

충분한 사전지식과 절대적인 주의가 필요합니다.

함부로 따라 하지 마세요!!!)

어떻게 고작 아두이노의 5V전기로

이렇게 다양한 전기를 스위칭할 수 있는 걸까요?

그 이유는,

외부의 전기를 전자석으로 컨트롤하기 때문이에요.

 

전자석에 전기가 들어오면 가까이 있는 스위치가 전자석 때문에 붙게 돼요.

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릴레이 모듈의 구조를 볼까요?

이처럼 아두이노의 5V전기가 코일에 들어오면

전자석이 되어서 옆의 스위치가 붙게 돼요.

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그렇기에

스위치에 연결된 회로가 다양한(전압, 전류) 전기를

사용하더라도 스위칭할 수 있답니다.

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코드의 동작 알고리즘

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알고리즘은 쉬운 말로 ‘진행절차’라고 할 수 있습니다.

코드가 어떻게 동작되는지 알아볼까요?

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오늘 코드의 진행절차는 간단합니다.

"3초간 스위치를 켠다"

"3초간 스위치를 끈다."

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pinMode와 digitalWrite 함수만으로

만들 수 있어요.

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LED 켜듯이 릴레이모듈도 켜고 끄면 돼요.

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센서요약 카드

이름 : 릴레이 모듈

설명 : 전기종류에 상관없이 외부회로를 스위칭할 수 있는 전자스위치이다. LOW 일 때 켜지고, HIGH 일 때 꺼진다.

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센서의 구성 : 아두이노와 연결하는 VCC, GND, IN 핀과 외부회로와 연결하는 NO, COM, NC 터미널 블록으로 구성되어 있다.

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