Esp 8266 wifi реле

Реле и его использование в связке с ESP8266

Реле (фр. relais) — устройство который при воздействии на него внешних физических явлений скачкообразно принимает конечное число значений выходной величины. Это дурацкое, формальное определение в котором нет ни какой конкретики.

Понятно что рассматривать мы будем только электрические реле . А еще бывают: механические, тепловые, оптические, магнитные, акустические, но они в контексте этой статьи нам не интересны.

Поэтому определение такое.

Реле – это электрическое или электромагнитное устройство реагирующее на управляющий сигнал входная величина которого (ток, напряжение) замыкают или размыкают его контакты. Вот так уже понятнее и конкретнее

Классификация реле большая, их очень много я не буду приводит ее, а то она займет больше половины статьи, да и не нужно это тут.

Я буду упоминать только то что важно для подключения к микроконтроллерам типа Ардуино или ESP8266

• Электромагнитное (электромеханическое) реле есть механическая составляющая.
• Твердотельное — механики нет (В этой статье не рассматриваем)

По контактам делятся на:

• нормально замкнутыми (Normally Closed, NC)
• нормально разомкнутыми (Normally Open, NO)
• Часто сочетаются в одном реле, смотря куда вы будите подключать нагрузку, к каким контактам

По продолжительности действия управляющим импульсом

• Одностабильное (моностабильное) реле — реле, которое, изменив свое состояние под воздействием входного импульса, возвращается в начальное состояние, когда устраняют это воздействие. Т.е. для поддержания коммутации тратится энергия.
• Двустабильное (бистабильное, импульсное) реле называют потому что переключение в состояние включено или выключено происходит при импульсной подаче сигнала на управляющий вход, а затем выбранное состояние реле поддерживается без затрат энергии.

Далее рассмотрим электромагнитное реле, твердотельные рассмотрим позже, а то и так статья получается огромной

Электромагнитное (электромеханическое) реле

По сути это механическим выключатель: подали на него ток – оно замкнуло контакты, сняли ток – разомкнуло.

Как работает реле

Мы хорошо знаем что провод, по которому течет ток, является магнитом. Если мы намотаем провод витками на сердечник, то получится катушка индуктивности, которая будет проявлять электромагнитные свойства при пропускании тока — притягивать железо и такая подвижная железная пластина называется якорем. Якорь соединен с контактами которые замыкаются или размыкаются. Все просто.

Реле состоит из:

Вот еще схема, может она понятнее.

Принцип работы

При подаче тока на катушку вместе с электрическим током возникает магнитное поле все это происходит не сразу, а с запаздыванием , так как нужно время на нарастание силы тока и силы магнитного поля для притягивания якоря, кроме того якорь должен передвинутся на определённое расстояние на это то же нужно время и вот тогда реле сработает. Это называется гистерезис — отставание или запаздывание .

После разрыва цепи катушки все происходит в обратной последовательности и возникает плохое явление самоиндукции, и о нем ниже.

Положительные и отрицательные стороны электромагнитного реле

Простое и дешевое. И все? И все!

• Так как контакт механический он изнашивается.
• При замыкании контактов издает звук — противно щёлкает!
• Пропуская большой ток контакты могут не выдерживать и нагреваться, а нагревание приведет к сплавлению. Называется это залипание контактов (см. далее)
• Необходимы дополнительные цепи для управления реле, так как катушка является индуктивной нагрузкой (см. далее)
• Очень большие наводки на всю линию питания при коммутации особенно индуктивной нагрузки (см. далее)
• Относительно долгое переключение (невозможно поставить детектор нуля), при управлении индуктивными цепями переменного тока можно попасть на большой индуктивный выброс, необходимо ставить искрогасящие цепи (см. далее)

Распиновка, распайка

Мы сейчас говорим именно о реле, а не о готовых платах — модулях реле для подключения к Ардуино или ESP8266

Ну все предельно понятно, управляющие сигналы поступают на катушку которая замыкает контакты

Или вот еще одна схема распиновки.

Вот как это в реальности выглядит полностью соответствует схемам выше, но нет одного контакта

Да, одного из правых контактов может не быть, тогда реле способно работать только на замыкание, а контакта на размыкание не будет. Т.е такое реле нормально замкнутое (NC)

Характеристики реле

• Время срабатывания – промежуток времени между поступлением управляющего сигнала и воздействием на управляемые цепи.
• Уставка – величина управляющего сигнала (тока, напряжения)при которой происходит срабатывание реле.
• Коммутируемая мощность – допустимая мощность электроцепи или электроустановки, которой будет управлять реле.

Так на всех реле написаны самые основные данные, например

Так это реле управляется напряжением 12 вольт

Коммутирующая нагрузка 10А — 277VAC или 15A — 125VAC

Время срабатывания в контексте этой статьи нам не важно, но помним все электромагнитные реле — тормоза, время срабатывания у них большое.

Представители

Их много, но вот для примера

Чёрненькие реле на 12 вольт

Реле Huanbang HB3FF — 12VDC 10А 277VAC 15A125

Управляется напряжение 12 вольт

Коммутирующая нагрузка 10А — 277VAC или 15A — 125VAC

Выдрал я их из китайских люстр с дистанционным управлением

Вот они в составе модуля, тут есть оптроны, а значит гальваническая развязка, что есть хорошо

А тут опторазвязки (гальванической развязки) нет,

но есть транзистор S8550, (2TY)

Но о модулях мы поговорим в следующий раз, а то и так большая статья получается.

Особенности подключение реле к микроконтроллерам (Ардуино, ESP8266)

Особенности складываются из за катушки которая входит в состав реле и механических контактов.

Напомню что для ESP8266 максимальный ток с пина или на пин: 12 мА (0,012А), рекомендуемый 6мА (0,006А), а для Ардуино максимальный ток на пине — 40 мА (0,04А) )

Катушка реле потребляет около 60 мА (0,06А), то есть подключать реле напрямую к плате Ардуины, а тем более к ESP8266 опасно нужно использовать транзисторы, например 2n2222, см статью: » Транзистор 2N2222 (MMBT2222) и его применение в связке с ESP8266 «

Кроме всего прочего в реле используются механические контакты

Контакты это именно контакты: металлические пятаки, которые прижимаются друг к другу, поэтому такое реле может управлять как нагрузкой постоянного, так и переменного тока.

• Контакты могут нагреваться и залипать
• Наводки на всю линию питания при коммутации особенно индуктивной нагрузки (см. далее)
• Долгое переключение так как механика.

Про защитный диод

Сама катушка реле является индуктивной нагрузкой, и с этим мы сейчас разберем.

Из физики мы помним что есть только электромагнитное поле, электрического поля без магнитного нет, они близнецы братья, там где есть магнитное поле есть электрическое и наоборот. Катушка намотана и служит для того что бы дать нам магнитное поле которое притянет якорь и подключит или отключит контакты. А что же произойдет когда электрическое поле исчезнет, если мы разорвем контакт обмотки катушки. Магнитное поле еще останется в сердечнике катушки и будет производить электрическое поле — появится электричество, но не на долго, на долго его не хватит, но пиковый скачок напряжение будет и он может быть в разы больше чем то напряжение которым питалось катушка изначально, называется это электродвижущая сила самоиндукции катушки. И еще очень важно, полярность на катушке помянет значение т. е. там где был плюс станет минус и наоборот.

Поэтому мы поставим туда диод, но наоборот — обратным подключением, плюс (анод) к минусу, а минус (катод) к плюсу цепи. Тогда при обычной работе диод диэлектрик и ни какой роли не играет, а вот при возникновении самоиндукции диод начинает работать и вызывает замыкание цепи! Да как так, скажите Вы, замыкание это плохо. Да замыкание это плохо, но это очень короткое замыкание (тут смайлик) большим напряжением, оно в 10 раз может больше того которое было на катушке (до 150 вольт, если раньше на катушке было 12 вольт), но с маленьким током. И даже самый обычный диод все выдержит! Хотя нужно смотреть на такой параметр как обратное напряжение, и даже нестареющая классика как 1N4007 может выдерживать обратное напряжение аж до 1000 вольт и прямой ток до 1 ампера, а ток импульса намного меньше.

Диод нужно установит как можно ближе к катушке, для того что бы токи не разбегались по все плате (помним что это напряжение аж до 150 вольт) и не вызывали помехи или пробоя, а сразу же совершили работу по короткому замыканию (выделению тепла) тут же у катушки реле.

Источник

Универсальное (1-8 каналов) Wi-Fi реле на ESP8266

Это полностью готовый проект — заливай скетч и пользуйся. Имеет несколько ключевых особенностей:

• может быть легко перестроен под любое количество реле (от 1 до 8);
• имеет диспетчер подключения к Wi-Fi (например в случае необходимости замены точки доступа или смены пароля от Wi-Fi);
• управление через WEB интерфейс с любого устройства в локальной сети через браузер (подключение к Интернет не требуется);
• запрос статуса состояния реле и возможность управления с помощью других плат ESP;
• возможность присвоения статического IP адреса;
• возможность работы с разными типами модулей реле.

Общий алгоритм работы показан блок-схеме:

После подачи питания программа ищет в файлах информацию необходимую для подключения к локальной (домашней) сети Wi-Fi. Если информация не найдена (первый запуск устройства) или сменился пароль от сети Wi-Fi — плата ESP82666 запускается как точка доступа.

Подключившись к этой точке доступа, можно открыть браузер, вбить в адресную строку IP 192.168.4.1 и в открывшейся странице задать параметры сети Wi-Fi, к которой необходимо подключиться.

Там же можно присвоить статический IP адрес и прописать шлюз. Перед этим необходимо зайти на домашний роутер и посмотреть, что раздает DHCP сервер и какие IP не заняты.

После нажатия кнопки Submit ESP8266 перезагрузится и будет доступна внутри домашней сети по адресу, который вы укажите. Я выбрал 10.168.0.200

Библиотека ESPAsyncWebServer умеет делать «динамический» HTML — количество отображаемых кнопок будет зависеть от настроек которые вы зададите в скетче. События происходящие при нажатии кнопок обрабатываются с помощью JavaScript — перезагрузка и обновление WEB страницы не требуются!
При запросе страницы — ползунки обновляются в соответствии с последним состоянием GPIO (можно одновременно управлять с нескольких устройств ПК, смартфон через WEB браузер).

Для проверки и отладки кода был собран прототип. (8 светодиодов + 8 резисторов номиналом 330-990 Ом)

Кроме WEB интерфейса, изменить состояние светодиодов можно отправив GET запрос вида:

Можно запросить состояние всех GPIO с помощью запроса:

Английская буква алфавита — номер реле, цифра после неё 1/0 включено/выключено.

Прошивка и настройка платы

Перед использованием необходимо установить в систему Arduino IDE две библиотеки:

В Папке с проектом есть папка DATA.

Файлы из этой папки необходимо разместить в файловой системе ESP (LittleFS).

Как установить загрузчик и загрузить файлы, читайте в этой статье:

После загрузки файлов необходимо откорректировать несколько строк в скетче:

Если устройств планируется несколько — лучше присвоить точке доступа понятное название. Я использую место установки + последняя цифра IP адреса который я планирую задать.

Задать пароль для точки доступа. Если у вас моргнет электричество и возникнет проблема с роутером, все ваши самодельные девайсы перейдут в режим точки доступа — чтобы в этот момент к ней не смог подключиться «замечательный сосед», лучше придумать свой надежный пароль.

Можно задать понятное название устройства — в WEB странице управления GPIO включена поддержка русской кодировки.

Количество реле — именно столько кнопок будет нарисовано в WEB интерфейсе управления. (у меня два реле)

Отредактировать массив к которым будут подключены реле (модули реле). Определиться с выбором GPIO, физических контактов на плате и особенностями подключения Вам поможет эта статья:

Источник