Low level trigger что это

Обзор модуля реле 1-о канальный

Одна из самых полезных вещей, которую можно сделать на Arduino — это устройство, управляющие высоким напряжением, 240В (вентиляторы, лампы, обогреватели и другие бытовые приборы). Поскольку Arduino работает с низким напряжение, он не может управлять устройствами с высоким напряжением, но можно воспользоватся модулем реле на 5В и с помощью его осуществлять включение и отключение.

Технические параметры

Общие сведения

На модуле расположено одно реле фирмы SONGLE модель SRD-05VDC-SL-C или SRD-05VDC-SL-C (в 12В исполнении). Для быстрого подключения модуля реле, предусмотрены две группы контактов, первая группа «слаботочная» шаг 2,54 мм, вторая группа силовая, назначение каждого контакта можно посмотреть на рисунке ниже.

На задней части платы нарисован схема подключения нагрузки и указана модель реле, в моем случаи Low Level Trigger (переключение при «0»), так-же существует High Level Trigger (переключение при «1»), далее буду рассказывать о Low Level Trigger в 5В исполнении. Немного о работе модуля, при подключении к источнику питания 5В (VCC — 5В и GND — земля), загорается красный светодиод, реле остается в неизменном положении. Для переключения реле в другое положение, необходимо вывод IN подключить к земле, это можно осуществить с помощью контроллера Arduino или просто замкнуть IN1 с GND. В данном модуле не реализована гальваническая развязка, вывод IN подключен напрямую к управляющему транзистору, принципиальную схему 1-но кональнного реле, можно посмотреть ниже.

Подключение модуля реле к Arduino

Необходимые детали:
► Arduino UNO R3
► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-F (Female — Female)
► Кабель USB 2.0 A-B
► Модуль реле 1-о канальный — 5V, 10A, 250V (lOW)
► Лампа 220В и цоколем.

Подключение:
Приобретите необходимые детали для тестирования, схему подключения можно посмотреть на рисунке ниже.

Внимание! Необходимо соблюдать технику безопасности, при подключении 220В, так как возможно поражение током.

Первым делом, подключаем слаботочную часть схемы VCC (вывод реле) к +5V (Arduino), GND (вывод реле) к GND (Arduino) и IN1 (вывод реле) к 5 выводу Arduino. Далее, необходимо подключит лампу накаливания, ее подключаем в разрыв синего провода. Скопируйте и вставьте этот пример кода в окно программы IDE Arduino и загрузите в контроллер.

Управление мощной нагрузкой

Электромагнитное реле является по сути управляемым механическим выключателем: подали на него ток – оно замкнуло контакты, сняли ток – разомкнуло. Контакты являются именно контактами: металлическими “пятаками”, которые прижимаются друг к другу. Именно поэтому такое реле может управлять как нагрузкой постоянного, так и переменного тока.

Сама катушка реле является неслабой индуктивной нагрузкой, что приводит к дополнительным проблемам (читай ниже), поэтому для управления “голым” реле нам понадобится дополнительная силовая и защитная цепь.

После изучения данного урока вы сами сможете её составить (транзистор и диод), а сейчас мы поговорим о модулях реле: готовая плата, на которой стоит само реле, а также цепи коммутации, защиты и даже оптическая развязка. Такие модули бывают “семейными” – с несколькими реле на борту. Спасибо китайцам за это! Смотрите варианты у меня в каталоге ссылок на Али.

Такое реле сделано специально для удобного управления с микроконтроллера: пины питания VCC (Vin, 5V) и GND подключаются к питанию, а далее реле управляется логическим сигналом, поданным на пин IN. С другой стороны стоит клеммник для подключения проводов, обычно контакты подписаны как NO, NC и COM. Это общепринятые названия пинов кнопок, переключателей и реле:

• COM – Common, общий. Реле является переключающим, и пин COM является общим.
• NO – Normal Open, нормально открытый. При неактивном реле данный контакт не соединён с COM. При активации реле он замыкается с COM.
• NC – Normal Closed, нормально закрытый. При неактивном реле данный контакт соединён с COM. При активации реле он размыкается с COM.

Подключение нагрузки через реле думаю для всех является очевидным:

Важный момент: катушка реле в активном режиме потребляет около 60 мА, то есть подключать больше одного модуля реле при питании платы от USB не рекомендуется – уже появятся просадки по напряжению и помехи:

Такие модули реле бывают двух типов: низкого и высокого уровня. Реле низкого уровня переключается при наличии низкого сигнала (GND) на управляющем пине digitalWrite(pin, LOW) . Реле высокого уровня соответственно срабатывает от высокого уровня digitalWrite(pin, HIGH) . Какого типа вам досталось реле можно определить экспериментально, а можно прочитать на странице товара или на самой плате. Также существуют модули с выбором уровня:

На плате, справа от надписи High/Low trigger есть перемычка, при помощи которой происходит переключение уровня. Электромагнитное реле имеет ряд недостатков перед остальными рассмотренными ниже способами, вы должны их знать и учитывать:

• Ограниченное количество переключений: механический контакт изнашивается, особенно при большой и/или индуктивной нагрузке.
• Противно щёлкает!
• При большой нагрузке реле может “залипнуть”, поэтому для больших токов нужно использовать более мощные реле, которые придётся включать при помощи… маленьких реле. Или транзисторов.
• Необходимы дополнительные цепи для управления реле, так как катушка является индуктивной нагрузкой, и нагрузкой самой по себе слишком большой для пина МК (решается использованием китайского модуля реле).
• Очень большие наводки на всю линию питания при коммутации индуктивной нагрузки.
• Относительно долгое переключение (невозможно поставить детектор нуля, читай ниже), при управлении индуктивными цепями переменного тока можно попасть на большой индуктивный выброс, необходимо ставить искрогасящие цепи.

Важный момент связан с коммутацией светодиодных светильников и ламп, особенно дешёвых: у них прямо на входе стоит конденсатор, который при резком подключении в цепь становится очень мощным потребителем и приводит к скачку тока. Скачок может быть настолько большим, что 15-20 Ваттная светодиодная лампа буквально сваривает контакты реле и оно “залипает”! Данный эффект сильнее выражен на дешёвых лампах, будьте с ними аккуратнее (за инфу спасибо DAK). При помощи реле можно плавно управлять сильно инерционной нагрузкой, такой как большой обогреватель. Для этого нужно использовать сверхнизкочастотный ШИМ сигнал, у меня есть готовая библиотека. Не забываем, что реле противно щёлкает и изнашивается, поэтому для таких целей лучше подходит твердотельное реле, о котором мы поговорим ниже.

Постоянный ток

Оптопара

Оптопара – отличный элемент, позволяет выполнять две функции: коммутировать нагрузку (пусть и небольшую) и полностью физически развязывает микроконтроллер с ней. Оптопары можно использовать для имитации нажатия кнопок у других внешних устройств, то есть замыкать чисто логический сигнал. Также можно использовать для разрывания питания различных датчиков и модулей в устройстве вместо транзистора. Оптопара состоит из двух частей: светодиод, который мы включаем при помощи микроконтроллера, и выходная часть, которая может быть разной (транзистор, симистор и проч.), таким образом сигнал с микроконтроллера отделяется от нагрузки через луч света, что очень важно при коммутации высоковольтных или каких-то чувствительных цепей. Для управления внешними устройствами надо брать оптопары с транзисторным выходом, например очень распространённую PC814 и её аналоги (FOD814, LTV814 и прочие), при желании можно выковырять почти из любого блока питания. Данная оптопара позволяет коммутировать нагрузку с напряжением до 60 Вольт и током до 50 мА. Покажу вырезку из даташита с этими параметрами, у остальных оптопар параметры будут называться точно так же:

Подключается оптопара следующим способом: светодиодом мы управляем с МК через резистор, а выход подключаем в разрыв нагрузки, соблюдая полярность. Что касается светодиода на управляющем входе оптопары – для него нужен резистор, как считать резистор для светодиода было рассказано в уроке про светодиоды. В большинстве случаев достаточно поставить резистор на 220 Ом, как и для любых светодиодов. Если ток светодиода будет меньше указанного, соответственно уменьшится максимальный ток выхода, что для этой оптопары уже критично (светодиод хочет аж 50 мА). Оптопара не предусмотрена для управления большой нагрузкой, обычно это коммутация других логических цепей, поэтому о токе можно не думать. Подключение нагрузки (условный нагрузочный резистор):

Для управления “кнопкой” другого устройства (фотоаппарат, кофемашина) достаточно подключить оптопару параллельно кнопке. Во избежание замыкания оптопары на кнопку (что сожгёт оптопару) желательно поставить защитный резистор с номиналом 200-1000 Ом. Тут будет две схемы, по сути одинаковые. Перед подключением нужно проверить мультиметром, где у кнопки “плюс”, а где “минус”, так как выход с оптопары у нас полярный.

Существует также интересная оптопара TLP172 с мосфетным выходом, причём неполярным (может коммутировать нагрузку в любую сторону)! Управляет напряжением до 60 Вольт при токе до 400 мА – уже вполне серьёзная игрушка.

Транзистор

Самый компактный способ управлять нагрузкой постоянного тока – транзистор. Транзисторы бывают биполярные и полевые (MOSFET, полевик, ключ). Биполярные уже морально и физически устарели, имеют много характеристик и требуют дополнительного изучения темы, поэтому мы рассмотрим только полевые транзисторы. Схема типовая и выглядит вот так:

Или вот так, конкретно для корпуса to220. Также на этой схеме плата Ардуино питается от внешнего источника в пин Vin:

Полевики бывают и в других корпусах, для подключения по первой принципиальной схеме нужно загуглить распиновку (pinout) на свой конкретный транзистор. Но в основном там всё обстоит вот так:

Что за резисторы?

• Резистор на 100 Ом (можно ставить в диапазоне 100-500 Ом, мощность любая) выполняет защитную функцию: затвор полевика представляет собой конденсатор, в момент открытия затвора конденсатор начнёт заряжаться и в цепи пойдёт большой ток (практически короткое замыкание), который может повредить пин Ардуино. Резистор просто ограничивает ток в цепи пин-затвор и спасает пин от скачков тока. В целом можно его не ставить, но когда-нибудь оно обязательно сломается =)
• Резистор на 10 кОм (можно ставить в диапазоне 5-50 кОм, мощность любая) выполняет подтягивающую функцию для затвора. Если случится так, что плата Ардуино выключена или сигнальный провод от неё отвалился – на затвор будут приходить случайные наводки и он может случайно открыться. Если в этот момент будет подключен источник питания – нагрузка тоже включится! Восстание машин начнётся именно с этого момента. Подтягивающий к GND резистор позволяет “прижать” затвор, чтобы он не открылся сам по себе. Имеет смысл ставить его прямо на корпус транзистора, если монтаж производится навесом:

Я привёл схему, в которой используется N-канальный полевой транзистор, который управляет линией GND. Существуют также P-канальные мосфеты, они управляют линией питания. Такие транзисторы в целом дороже, реже встречаются и имеют высокий порог напряжения открытия, т.е. для их работы придётся ставить ещё один транзистор (биполярный) и с его помощью подавать более высокий сигнал от внешнего источника на затвор P-канального полевика. Поэтому в 99% случаев просто используют более удобные N-канальные ключи. Как выбрать транзистор для своей задачи? Первым делом смотрим на напряжение открытия транзистора (как читать график в даташите – см. видео урок ниже), 100% подойдёт транзистор с пометкой Logic Level в описании или даташите: такие мосфеты точно будут работать на полную катушку от пина МК. Само собой ток и напряжение должны соответствовать (взяты с запасом) для нагрузки, которую будет коммутировать мосфет. Есть ещё параметр сопротивление открытого канала, на этом сопротивлении будет падать напряжение и превращаться в тепло. Для мощных нагрузок нужно рассматривать полевики с низким сопротивлением канала, чтобы сильно не грелись. Приведу свой список мосфетов в двух основных корпусах: выводной to220 и dpack для поверхностного монтажа, в нём “Ток при 3V” и “Ток при 5V” означает максимальный ток через транзистор (на нагрузку) в Амперах при управлении логическим сигналом 3 и 5 Вольт. Максимальное напряжение для нагрузки смотрите у конкретного транзистора, но у всех оно выше 24V. “R” – сопротивление открытого канала в миллиомах (10^-3 Ом). Также полевики отсортированы по увеличению цены в российских магазинах =)

Для слаботочных цепей мне нравится использовать полевик 2n7000 (купить мешок) – тянет до 400 мА. Корпус – компактный выводной to-92. Также у друзей-китайцев есть удобные готовые модули с мосфетами и всей необходимой обвязкой:

Ну и самый важный момент: на полевой транзистор можно подавать ШИМ сигнал для “плавного” управления нагрузкой: плавно менять скорость вращения мотора, яркость светодиодной ленты, мощность обогревателя и прочее прочее!

Твердотельное реле (SSR DC)

Более простой вариант – твердотельное реле (Solid State Relay, SSR) для постоянного тока (DC), найти можно на том же Aliexpress по запросу SSR DC. Внимательно смотрим на маркировку: под выходными клеммами должно быть написано VDC, т.е. постоянное напряжение. Твердотельное реле имеет стандартный корпус для моделей постоянного и переменного тока, поэтому нужно читать что написано и не перепутать. Также в маркировке после слова SSR обычно указан ток в Амперах, т.е. SSR-25 это реле на 25 Ампер. Максимальное напряжение указано под выходными клеммами.

Твердотельное реле подключается напрямую к Arduino, пин “-” к GND, “+” к любому цифровому пину. Выход реле ставится в разрыв цепи питания нагрузки, как выключатель. Важно не перепутать плюс и минус, потому что внутри реле представляет собой полевой транзистор на радиаторе =)

Переменный ток

Симистор как вкл/выкл

Симистор – радиоэлемент, похожий на транзистор, но может работать на переменном токе. Высокое напряжение – штука опасная, поэтому для управления симистором используется оптопара с симисторным выходом. Простейшая схема подключения выглядит вот так:

Для управления нагрузкой только в режиме вкл/выкл желательно ставить оптопару с детектором нуля (например MOC306x), она будет сама отключать и включать нагрузку только в моменты перехода напряжения в сети через 0, что сильно уменьшает помехи в сети. Также здесь стоят резисторы: 220 Ом – для ограничения тока на светодиод оптопары (смотри характеристики оптопары, как подбирать резистор я писал выше). И резистор между оптопарой и симистором: 220-470 Ом с мощностью 1-2 Вт (будет греться). Симистор нужно брать с хорошим запасом по току, чтобы меньше грелся. Также симисторы бывают серии BTA и BTB, у BTA корпус (металлическая часть) изолирован и рекомендуется брать именно их, чтобы не шарахало током от радиатора. Распиновка компонентов:

У китайцев есть готовые модули с симистором и всей обвязкой. Кстати да, симистор греется под нагрузкой! Наличие радиатора обязательно, начиная с 200 Ватт.

Симистор как диммер

Для плавного управления нагрузкой переменного тока задача сильно усложняется: нужно ловить момент переключения напряжения, засекать время и выключать симистор, отсекая часть синусоиды, это называется фазовым управлением.

Для этой схемы нужна оптопара без детектора нуля, например серии MOC302x. Схема такой поделки может выглядеть вот так:

Резисторы 51к обязательно мощные, так как на них будет выделяться 1 Ватт: гасим лишнее напряжение, чтобы не сжечь светодиод оптопары детектора нуля. Также готовый модуль можно купить на Али. Выглядит он вот так и имеет пины питания, пин контроля симистора и вывод детектора нуля. Как со всем этим работать – смотрите видос ниже:

Где-то существует китайская библиотека для управления таким модулем, но она мне не очень понравилась. Привожу два примера для ручного управления таким диммером на базе библиотеки GyverTimers: одноканальный и многоканальный. В многоканальном режиме достаточно подключить к Ардуино выход детектора нуля только с одного модуля, а вот управляющие пины уже указать в скетче. Рассмотренные ниже примеры можно чуть оптимизировать, заменив digitalWrite() на быстрый аналог.

Triggering of Flip Flops

This article explains the basic pulse triggering methods like HIGH Level Triggering, LOW Level Triggering, POSITIVE edge triggering and NEGATIVE edge triggering with the help of symbolic representation. The basic principle of clock pulse transition is also explained.

To know the basics of flip flops and its different types click on the link below.

TAKE A LOOK : FLIP FLOPS

TAKE A LOOK : HALF ADDER AND FULL ADDER

After going through my post on flip flop, you must have understood the importance of triggering a flip flop. The output of a flip flop can be changed by bring a small change in the input signal. This small change can be brought with the help of a clock pulse or commonly known as a trigger pulse.

When such a trigger pulse is applied to the input, the output changes and thus the flip flop is said to be triggered. Flip flops are applicable in designing counters or registers which stores data in the form of multi-bit numbers.But such registers need a group of flip flops connected to each other as sequential circuits. And these sequential circuits require trigger pulses.

The number of trigger pulses that is applied to the input of the circuit determines the number in a counter. A single pulse makes the bit move one position, when it is applied onto a register that stores multi-bit data.

In the case of SR Flip Flops, the change in signal level decides the type of trigger that is to be given to the input. But the original level must be regained before giving a second pulse to the circuit.

If a clock pulse is given to the input of the flip flop at the same time when the output of the flip flop is changing, it may cause instability to the circuit. The reason for this instability is the feedback that is given from the output combinational circuit to the memory elements. This problem can be solved to a certain level by making the flip flop more sensitive to the pulse transition rather than the pulse duration.

There are mainly four types of pulse-triggering methods. They differ in the manner in which the electronic circuits respond to the pulse. They are

1. High Level Triggering

When a flip flop is required to respond at its HIGH state, a HIGH level triggering method is used. It is mainly identified from the straight lead from the clock input. Take a look at the symbolic representation shown below.

2. Low Level Triggering

When a flip flop is required to respond at its LOW state, a LOW level triggering method is used.. It is mainly identified from the clock input lead along with a low state indicator bubble. Take a look at the symbolic representation shown below.

Low Level Triggering

3. Positive Edge Triggering

When a flip flop is required to respond at a LOW to HIGH transition state, POSITIVE edge triggering method is used. It is mainly identified from the clock input lead along with a triangle. Take a look at the symbolic representation shown below.

Positive Edge Triggering

4. Negative Edge Triggering

When a flip flop is required to respond during the HIGH to LOW transition state, a NEGATIVE edge triggering method is used.. It is mainly identified from the clock input lead along with a low-state indicator and a triangle. Take a look at the symbolic representation shown below.

Negative Edge Triggering

Clock Pulse Transition

The movement of a trigger pulse is always from a 0 to 1 and then 1 to 0 of a signal. Thus it takes two transitions in a single signal. When it moves from 0 to 1 it is called a positive transition and when it moves from 1 to 0 it is called a negative transition. To understand more take a look at the images below.

Clock Pulse Transition

The clocked flip-flops already introduced are triggered during the 0 to 1 transition of the pulse, and the state transition starts as soon as the pulse reaches the HIGH level. If the other inputs change while the clock is still 1, a new output state may occur. If the flip-flop is made to then the multiple-transition problem can be eliminated.

The multi-transition problem can be stopped is the flip flop is made to respond to the positive or negative edge transition only, other than responding to the entire pulse duration.

8 Channel 5V Relay Module

This is a 8-channel LOW level trigger relay and it can be applied to Arduino and Raspberry Pi. Relays are suitable for driving high power electronic devices such as lights, electric fans and air condition. A relay can be used to control high voltages with a low voltage by connecting it to an MCU.

Schematic

Principle of relay

See the picture below: A is an electromagnet, B armature, C spring, D moving contact, and E fixed contacts. There are two fixed contacts, a normally closed one and a normally open one. When the coil is not energized, the normally open contact is the one that is off, while the normally closed one is the other that is on.

Add a certain voltage to the coil and some currents will pass through the coil thus generating the electromagnetic effect. So the armature overcomes the tension of the spring and is attracted to the core, thus closing the moving contact of the armature and the normally open contact (or you may say releasing the former and the normally closed contact). After the coil is de-energized, the electromagnetic force disappears and the armature moves back to the original position, releasing the moving contact and normally closed contact. The closing and releasing of the contacts results in power on and off of the circuit.

Features

• Support control of 10A 30V DC and 10A 250V AC signals

• 5V 8-Channel Relay interface board

• LOW level trigger, equipped with indicator easy to recognize the working status

• Each relay has NO and NC ports, easier to connect and control the connected devices

• Selection of plastic material for high temperature and better chemical solution performance.

• PCB size: 5.7 x 13.8 cm

Ports Description

• VCC: Connected to positive supply voltage (supply power according to relay voltage)
• GND: Connected to negative supply voltage
• IN1: Signal(LOW Level) triggering terminal 1 of relay module
• IN2: Signal(LOW Level) triggering terminal 2 of relay module
• IN3: Signal(LOW Level) triggering terminal 3 of relay module
• IN4: Signal(LOW Level) triggering terminal 4 of relay module
• IN5: Signal(LOW Level) triggering terminal 5 of relay module
• IN6: Signal(LOW Level) triggering terminal 6 of relay module
• IN7: Signal(LOW Level) triggering terminal 7 of relay module
• IN8: Signal(LOW Level) triggering terminal 8 of relay module

The meaning of high and low level:

INx stands for the contacts including IN1, IN2, IN3 and other pins in the following part.

Triggered at high level means a forward voltage exists between signal triggering terminal (INx) and negative supply voltage. It generally connects positive supply voltage and triggering terminal together. When triggering terminal has positive supply voltage or reaches triggering voltage, the relay will pull in.

While triggered at low level means the voltage between the signal triggering terminal (INx) and negative supply voltage is 0V, or the voltage at the triggering terminal is lower than positive supply voltage. If it lowers to a triggering voltage, the relay will pull in. It generally connects negative supply voltage and triggering terminal together.

Each submodular of the relay has one NC(nomalclose), one NO(nomalopen) and one COM(Common). So there are 8 NC, 8NO and 8 COM of the channel relay in total. NC stands for the normal close port contact and the state without power; No stands for the normal open port contact and the state with power. COM means the common port. You can choose NC port or NO port according to whether power or not.

Application

Testing Experiment

Experiment Principle:

When a low level is supplied to signal terminal of the 8-channel relay, the LED at the output terminal will light up. Otherwise, it will turn off. If a periodic high and low level is supplied to the signal terminal, you can see the LED will cycle between on and off.

For Arduino：

Connect the signal terminal IN4、IN5 of 8-channel relay to digital port 3,2 of the SunFounder Arduino Mega2560 board, and connect an LED at the output terminal.（Pay attention to that there are only two submodules of the 8-channel relay are used in this example, but you can use the 8 submodules freely.）

8-channel relay——- Arduino Mega2560 IN4—————- 3 IN5—————- 2

Run the companion procedures 8_channel_relay_lowof the SunFounder Arduino ATMega2560 board，Please see the source code in Resources at the end of the page.Then you can see the LED cycle between on and off.

The actual figure is shown below:

For raspberry pi

Connect the signal terminal IN4、IN5 of 8-channel relay to port 17,18 of the Raspberry Pi, and connect an LED at the output terminal. （Pay attention to that there are only two submodules of the 8-channel relay are used in this example, but you can use the 8 submodules freely.）

Step 2: Run the Test_code_for_raspberry_pi ,Please see the source code in Resources at the end of the page. Then you can see the LED cycle between on and off.

The actual figure is shown below:：

Resources

Code for Arduino :

8_channel_relay_low
Code for Raspberry Pi :

Test_code_for_raspberry_pi
Relay_Datasheet.pdf: