아두이노 보드나, 라즈베리 파이 피코 보드에서 다양한 외부 전기 장치를 사용하려면, 릴레이 모듈을 사용하게 된다. 릴레이 모듈은 일종의 전기 스위치로, 아두이노 보드나 라즈베리 파이에서 나오는 출력 신호를 이용하여 원하는 스위치 동작을 하는데 사용하게 된다.
그런데 이러한 릴레이 모듈을 구입하여, 자신이 원하는 목적에 사용하려면 몇 가지 기억해야 할 것들이 있다.
1. 동작전압
가장 먼저 확인할 것은 이 릴레이 모듈이 몇 Volt의 전압에서 동작하는지 와, 허용되는 전력(전압, 전류량) 등이다. 이러한 정보는 다음과 같이 릴레이 각각의 윗면에 기재되어 있다.
릴레이 그 자체도 전기에너지를 이용하여 동작하기 때문에 적절한 전력을 공급해 주어야 하는 것인데, 다음과 같이 릴레이 박스 상단에 기재된 내용 중 5VDC라고 표기된 부분이 이 릴레이 모듈이 5V 전압으로 스위치 동작이 이루어짐을 표시해 준다. (참고 : 5V로 표기된 릴레이 모듈 중 상당수가 피코 보드에서 공급되는 3.3V에서도 동작하기도 한다.)
아두이노나 라즈베리 파이 같은 마이크로 컨트롤러용으로 사용되는 제품들은 대개의 경우, 동작전압은 5V DC가 일반적이나, 간혹 12V DC 제품도 볼 수 있기는 하다.
2. 허용전류
또한 위의 사진에서 동작 전압 아랫부분에 다음과 같이 표기된 것이 허용되는 전류의 량이다. 릴레이 모듈을 구입 시 사용할 전기 장치의 소비전력을 고려해서 충분히 큰 것을 선택해야 안전하기 때문에, 주의해서 보아야 하는 부분이다.
아래 표시는 250V라면 최대 10A까지, 125V라면 15A까지 허용된다는 의미이다.
3. 채널의 수
릴레이 모듈은 하나의 모듈에 1개의 릴레이만 부착된 경우도 있지만, 여러 개의 릴레이가 함께 배치된 경우도 있다. 즉, 이러한 릴레이의 갯수 만큼 해당되는 스위치 기능을 하기 때문에 자신에게 필요한 숫자만큼의 채널을 가진 릴레이 모듈을 선택해야 한다. 통상 1개/2개/4개/8개 정도의 채널을 가진 경우가 일반적이다.
1채널
2채널
4채널
4. 배선 사용법
릴레이 모듈에 필요한 전력한 제어용 신호는 다음 부분으로 연결한다.
GND에 라즈베리나 아두이노 보드의 출력 신호선을 연결하고, VCC에는 릴레이 모듈의 동작전압에 해당하는 +전압의 전원을 연결해 준다. 단자의 IN (또는 S라고 표기) 부분에는 라즈베리 파이 보드 등에서 제어용 신호로 나오는 출력성을 연결해 준다.
만일 여러 개의 채널이 있는 경우에는 다음과 같이, 전원 선은 공통으로 사용하게 되며, 각 신호선만 별도로 연결해 주면 된다.
이러한 릴레이의 동작에 따라 제어할 외부 전기기기는 다음과 같은 부분에 연결하되, 1선은 COM(COMMON) 부분에 연결하고, 나머지 선은 NO(Normal Open)이나 NC(Normal Close)에 연결한다. 일반적인 경우 NO는 릴레이가 동작했을 때 스위치가 연결되는 단자이고, NC는 릴레이가 동작했을 때 스위치가 끊어지는 단자이다.
5. Trigger 방식 – High Level Trigger vs. Low Level Trigger
릴레이 구입 시 실수하기 쉬운 것 중 하나는 trigger 방식, 즉 어떤 신호 입력이 어떻게 변할 때 릴레이가 동작하는가 하는 것이다. 릴레이 모듈 구입 전 이해하고 있어야 한다.
첫 번째 방식은 가장 기본적인 것인 형태로, High Level Trigger 방식이다.
이 방식은 신호선에 + 신호가 들어올 때 릴레이가 작동하는 방식으로, 우리가 일반적인 경우에 사용하게 될 거라고 예상되는 대부분의 경우에 해당되는 형태이다.
이런 제품들은 다음 동영상처럼 NO (Normal Open) 단자와 COM (Common) 단자를 이용하여 배선하는 경우, 신호선으로 + Levl의 입력이 들어오면 다음과 같이 릴레이 접점이 동작하여 NO와 COM이 연결되어 이에 연결된 파란색 LED가 켜지게 된다. (반면 NC와 COM 간의 연결은 차단되게 된다.)
만일 NC (Normal Close) 단자와 COM (Common) 단자를 이용하여 배선했다면, 입력이 없는 상태에서 NC와 COM이 연결되므로 이에 연결된 파란색 LED가 켜져 있게 되며, 입력 순으로 + Levl의 신호가 들어오면 NC와 COM 간의 연결이 끊어지므로 파란색 LED는 꺼지게 된다.
이러한 작동 테스트에는 다음의 Code를 만들어 사용하였다.
import machine
import time
relayout=machine.Pin(13, machine.Pin.OUT)
redled=machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
button=machine.Pin(14, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_DOWN)
relayout.value(0)
redled.value(0)
while True:
if button.value()==1:
redled.value(1)
relayout.value(1)
time.sleep(5)
redled.value(0)
relayout.value(0)
이러한 High Level Trigger 방식인지를 알아보는 방법은 High Level Trigger 방식은 다음 사진처럼 릴레이 모듈 전면이나 후면에 아무런 표시가 없는 경우가 일반적이다.
두 번째는 Low Level Trigger 방식이다.
이는 신호선에 GND 신호가 들어올 때 릴레이가 작동하는 방식인데, 신호선에 아무것도 연결하지 않은 경우에는 동작하지 않는다. 이는 신호선에 실제로는 아주 낮은 수준의 전압이 걸리는 경우 이를 이용하여 동작하는 것이기 때문에 아예 신호선을 연결하지 않은 경우에는 동작하지 않는 것이다.
이러한 제품에는 릴레이 모듈 전면 또는 후면에 다음과 같이 Low Level Trigger 방식이라고 분명하게 표기되어 있다.
이러한 low Level Trigger 모듈을 이용하여 COM과 NO 단자를 배선한 상태에서 스위치를 누르면 다음과 같다.
반면 이러한 low Level Trigger 모듈의 COM과 NC 단자를 배선한 상태에서 스위치를 누르면 다음과 같다.
즉, Low Level trigger 방식은 High Level Trigger 방식의 배선과 정 반대로 동작하는 것을 알 수 있었다.
세 번째 방식은 High Level과 Low Level을 선택하도록 만들어진 부류이다.
다음 사진의 노란색 부분의 핀 스위치를 이용하여, 하나의 모듈 내 부착된 각각의 릴레이를 High Level Trigger 방식 또는 Low Level Trigger 방식으로 동작하도록 선택할 수가 있다.
