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DC5V 4채널 릴레이 모듈을 사용하면 아두이노와 같은 마이크로 컨트롤러를 사용하여 고전압 및 고전류 장치들을 제어할 수 있다. 각 채널을 개별적으로 제어할 수 있으며 다양한 장치들을 작동 시킬 수 있다.

릴레이 핀 설명 :

1. DC+ : 5V 전원 공급 핀

2. DC- : GND 전원 접지 핀

3. IN1, IN2, IN3, IN4 : 각 릴레이 채널을 제어하는 입력 핀

4. COM : 공동 핀 (제어할 장치에 연결)

5. NO(Normally Open) : 평소에 열려있는 접점(신호를 보냈을 때 연결된다.)

6. NC(Normally Closed) : 평소에 닫혀있는 접점(신호를 보냈을 때 차단된다.)

오늘은 아두이노 우노 R3에 DC5V 4채널 릴레이 모듈을 사용하여 LDE 다이오드를 제어하는 실습을 해보겠다.

준비품 : 

제품에 사용될 부품으로는 아두이노 UNO R3, DC5V 4채널 릴레이, LCD1602 디스플레이, LED다이오드 4개, 220옴 저항 4개 등이 사용된다.

아두이노 우노 R3	DC5V 4채널 릴레이	LCD1602 디스플레이	LED 다이오드

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위와 같이 부품들이 준비되면 다음과 같이 회로를 구성한다.

아래에 있는 이미지는 실제 회로연결 상태이다.

위와 같이 회로 연결이 끝나면 다음과 같이 코딩을 한다.

코딩 설명 : 

먼저 4채널 릴레이 1, 2, 3, 4를 아두이노 디지털 핀 D4, D5, D6, D7로 설정한다.

// 릴레이 핀 정의
int relay1 = 4;
int relay2 = 5;
int relay3 = 6;
int relay4 = 7;

직렬 통신은 9600으로 설정하고, LCD1602 디스플레이를 초기화 한다음, 백라이트를 ON 상태로 설정한다.

다음 릴레이 핀모드를 출력으로 정하고, 릴레이 초기 상태를 LOW(꺼짐)으로 설정한다.

void setup() {

  Serial.begin(9600);
                                                                                                             

  lcd.init();    // LCD 초기화 
  lcd.backlight();  // LCD 백라이트 켬

  // 릴레이 핀을 출력으로 설정
  pinMode(relay1, OUTPUT);
  pinMode(relay2, OUTPUT);
  pinMode(relay3, OUTPUT);
  pinMode(relay4, OUTPUT);

  
  // 릴레이 초기 상태 설정 (LOW 상태는 OFF)
  digitalWrite(relay1, LOW);
  digitalWrite(relay2, LOW);
  digitalWrite(relay3, LOW);
  digitalWrite(relay4, LOW);

}

void loop 함수에서는 릴레이 1번부터 4번까지 3초 간격으로 켜졌다 꺼졌다 하는 방식으로 순차적으로 순환하도록 하였다. LCD1602 디스플레이는 각 채널에 연결된 LED 다이오드의 색상에 따라 빨간색이면 LED : R, 파란색이면  LED : B, 노란색이면 LED : Y, 초록색이면 LED : G로 디스플레이에 현시되도록 하였다.

void loop() {

  // 릴레이를 순차적으로 켜고 끄기
  digitalWrite(relay1, HIGH);  // 릴레이1 켜기
  delay(3000);                 // 3초 대기
  digitalWrite(relay1, LOW);   // 릴레이1 끄기
  delay(3000);
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("LED:");
  lcd.print("Y"); 
  
  digitalWrite(relay2, HIGH);  // 릴레이2 켜기
  delay(3000);                 // 3초 대기
  digitalWrite(relay2, LOW);   // 릴레이2 끄기
  delay(3000); 
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("LED:");
  lcd.print("G");
  
  digitalWrite(relay3, HIGH);  // 릴레이3 켜기
  delay(3000);                 // 3초 대기
  digitalWrite(relay3, LOW);   // 릴레이3 끄기
  delay(3000);
  lcd.setCursor(7,0);
  lcd.print("LED:");
  lcd.print("R"); 
  
  digitalWrite(relay4, HIGH);  // 릴레이4 켜기
  delay(3000);                 // 3초 대기
  digitalWrite(relay4, LOW);   // 릴레이4 끄기
  delay(3000); 
  lcd.setCursor(7,1);
  lcd.print("LED:");
  lcd.print("B");   
 
  
  delay(100); // 3초 대기
  lcd.clear();  // lcd 지우기

}

전체 코드 :

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> 

// 릴레이 핀 정의
int relay1 = 4;
int relay2 = 5;
int relay3 = 6;
int relay4 = 7;

LiquidCrystal_I2C lcd (0x27,16,2);   


// 릴레이 상태를 저장할 변수
bool relay1State = false;
bool relay2State = false;
bool relay3State = false;
bool relay4State = false;


void setup() {

  Serial.begin(9600);
                                                                                                             

  lcd.init();    // LCD 초기화 
  lcd.backlight();  // LCD 백라이트 켬

  // 릴레이 핀을 출력으로 설정
  pinMode(relay1, OUTPUT);
  pinMode(relay2, OUTPUT);
  pinMode(relay3, OUTPUT);
  pinMode(relay4, OUTPUT);

  
  // 릴레이 초기 상태 설정 (LOW 상태는 OFF)
  digitalWrite(relay1, LOW);
  digitalWrite(relay2, LOW);
  digitalWrite(relay3, LOW);
  digitalWrite(relay4, LOW);

}

void loop() {

  // 릴레이를 순차적으로 켜고 끄기
  digitalWrite(relay1, HIGH);  // 릴레이1 켜기
  delay(3000);                 // 3초 대기
  digitalWrite(relay1, LOW);   // 릴레이1 끄기
  delay(3000);
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("LED:");
  lcd.print("Y"); 
  
  digitalWrite(relay2, HIGH);  // 릴레이2 켜기
  delay(3000);                 // 3초 대기
  digitalWrite(relay2, LOW);   // 릴레이2 끄기
  delay(3000); 
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("LED:");
  lcd.print("G");
  
  digitalWrite(relay3, HIGH);  // 릴레이3 켜기
  delay(3000);                 // 3초 대기
  digitalWrite(relay3, LOW);   // 릴레이3 끄기
  delay(3000);
  lcd.setCursor(7,0);
  lcd.print("LED:");
  lcd.print("R"); 
  
  digitalWrite(relay4, HIGH);  // 릴레이4 켜기
  delay(3000);                 // 3초 대기
  digitalWrite(relay4, LOW);   // 릴레이4 끄기
  delay(3000); 
  lcd.setCursor(7,1);
  lcd.print("LED:");
  lcd.print("B");   
 
  
  delay(100); // 3초 대기
  lcd.clear();  // lcd 지우기

}

코딩 작성이 전부 끝나면 아두이노에 컴파일 후 업로드 하여준다.

그러면 아래 영상과 같이 릴레이 각 채널에 연결된 LED 다이오드가 제어되는 모습을 볼 수 있다.

시연 영상 : 

https://www.youtube.com/watch?v=HrvhQfr7nDo

이와 같은 방법으로 8채널 릴레이, 16채널 릴레이 모듈을 사용할 수 있다.

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하드웨어 구성품

아두이노 나노 R3, 10k옴 가변저항, 푸시버튼, W031 128x64 LCD, DS3231 RTC 리얼타임 클럭 모듈

회로 구성도

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코딩 : 

#include <U8glib.h>
#include <DS3232RTC.h>
#include <Streaming.h>
#include <Time.h>
#include <Wire.h>

U8GLIB_ST7920_128X64_1X u8g(6, 5, 4 , 7); //Enable, RW, RS, RESET

int X2 = 0;
int Y2 = 0;
int X3 = 0;
int Y3 = 0;
float angulo = 0;
int posicao = 0;
int posicaoh = 0;
int temperatura =0;
int min_temp = 500;
int max_temp = -500;

int ScreenWith = 128;
int ScreenWithC = 96;
int ScreenHeight = 64;
int ScreenHeightC = 32;
#define botao 3

int estado_botao = 0;

char* dia_da_semana[]={
  "Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};

void tela_1()
{
  u8g.drawRFrame(0, 0, 128, 64, 3);
  u8g.setPrintPos(20, 30);
  u8g.print(temperatura);
  u8g.drawStr( 42, 30, "C");
  u8g.drawCircle(37, 34, 2);
  mostra_relogio_digital();
  fundo_relogio();
  desenha_ponteiro(hour()-1, 12.0, 10);
  desenha_ponteiro(minute()-5, 60.0, 19);
  desenha_ponteiro(second()-5, 60, 21);
}
void tela_2()
{
  u8g.drawRFrame(0, 0, 128, 64, 3);
  u8g.drawRFrame(68, 4, 55, 56, 2);
  mostra_relogio_digital();
  u8g.setFont(u8g_font_5x8);
  u8g.drawStr( 78, 35, "MIN");
  u8g.drawStr( 78, 53, "MAX");
  u8g.setFont(u8g_font_6x13);
  u8g.setPrintPos(25, 41);
  u8g.print(dia_da_semana[(weekday()-1)]);
  u8g.setPrintPos(83, 19);
  u8g.print(temperatura);
  u8g.drawStr( 105, 19, "C");
  u8g.drawCircle(100, 12, 2);
  u8g.setPrintPos(98, 36);
  u8g.print(min_temp);
  u8g.drawCircle(113, 29, 2);
  u8g.setPrintPos(98, 54);
  u8g.print(max_temp);
  u8g.drawCircle(113, 47, 2);
}

void desenha_ponteiro(float valor, float rotacao, int Radius)
{
  angulo = valor * 2.0 * 3.1415 / rotacao - 1,5707;
  X2 = ScreenWithC + Radius * cos(angulo);
  Y2 = ScreenHeightC + Radius * sin(angulo);
  u8g.drawLine(ScreenWithC, ScreenHeightC, X2, Y2);
}
void fundo_relogio()
{
  u8g.drawCircle(ScreenWithC, ScreenHeightC, 27);
  u8g.drawCircle(ScreenWithC, ScreenHeightC, 1);
  u8g.setFont(u8g_font_6x13);
  u8g.setFontPosTop();
  u8g.drawStr(90, 9, "12");
  u8g.drawStr(114, 25, "3");
  u8g.drawStr(94, 44, "6");
  u8g.drawStr(74, 25, "9");

  for(int traco_minuto = 0; traco_minuto<12; traco_minuto++)
  {
    angulo = traco_minuto / 12.0 * 2 * 3.1415;
    X2 = ScreenWithC + 25 * cos(angulo);
    Y2 = ScreenHeightC + 25 * sin(angulo);
    X3 = ScreenWithC + 25 * cos(angulo);
    Y3 = ScreenHeightC + 25 * sin(angulo);
    u8g.drawLine(X2, Y2, X3, Y3);
  }
}


void mostra_relogio_digital()
{
  u8g.setFont(u8g_font_5x8);
  u8g.setPrintPos(8, 55);
  u8g.print(day());
  u8g.drawStr( 19, 55, "/");
  u8g.setPrintPos(24, 55);
  u8g.print(month());
  u8g.drawStr( 35, 55, "/");
  u8g.setPrintPos(41, 55);
  u8g.print(year());
  u8g.drawRBox(3, 4, 62, 21,2);
  u8g.setColorIndex(0);
  u8g.setFont(u8g_font_fub17);
  u8g.drawStr(29,21,":");
  if (hour() < 10)
  {
    u8g.drawStr(3,23,"0");
    posicaoh = 16;
  }
  else posicaoh = 3;
  u8g.setPrintPos(posicaoh, 23);
  u8g.print(hour());
  if (minute() < 10)
  {
    u8g.drawStr(38,23,"0");
    posicao = 51;
  }
  else posicao = 38;
  u8g.setPrintPos(posicao ,23);
  u8g.print(minute());
  u8g.setColorIndex(1);
}
void setup()
{
  pinMode(3, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(9600);
  if ( u8g.getMode() == U8G_MODE_R3G3B2 )
    u8g.setColorIndex(255);     // white
  else if ( u8g.getMode() == U8G_MODE_GRAY2BIT )
    u8g.setColorIndex(3);         // max intensity
  else if ( u8g.getMode() == U8G_MODE_BW )
    u8g.setColorIndex(1);         // pixel on
  setSyncProvider(RTC.get);
  Serial << F("RTC Sync");
  if (timeStatus() != timeSet) Serial << F(" FAIL!");
  Serial << endl;
}

void loop()
{
  temperatura = RTC.temperature() / 4.;
  if (temperatura >= max_temp)
  {
    max_temp = temperatura;
  }
  if (temperatura <= min_temp)
  {
    min_temp = temperatura;
  }
  static time_t tLast;
  time_t t;
  tmElements_t tm;

  if (Serial.available() >= 12) {
    int y = Serial.parseInt();
    if (y >= 100 && y < 1000)
      Serial<<F("Erro: Ano deve ter dois ou quatro digitos!") <<endl;
    else {
      if (y >= 1000)
        tm.Year = CalendarYrToTm(y);
      else    //(y < 100)
      tm.Year = y2kYearToTm(y);
      tm.Month = Serial.parseInt();
      tm.Day = Serial.parseInt();
      tm.Hour = Serial.parseInt();
      tm.Minute = Serial.parseInt();
      tm.Second = Serial.parseInt();
      t = makeTime(tm);
      RTC.set(t);
      setTime(t);
      Serial << F("Horario modificado para: ");
      printDateTime(t);
      Serial << endl;
      while (Serial.available() > 0) Serial.read();
    }
  }
  t = now();
  if (t != tLast) {
    tLast = t;
    printDateTime(t);
    Serial << endl;
  }

  boolean valor_botao = digitalRead(3);
  if (valor_botao != 1)
  {
    while(digitalRead(3) != 1)
    {
      delay(100);
    }
    estado_botao = !estado_botao;
  }

  u8g.firstPage();
  do {
    if (estado_botao == 0)
    {
      tela_1();
    }
    if (estado_botao == 1)
    {
      tela_2();
    }
  }
  while( u8g.nextPage() );
  delay(10);
}

void printDateTime(time_t t)
{
  printI00(day(t), 0);
  Serial << monthShortStr(month(t)) << _DEC(year(t));
  Serial << ' ';
  printI00(hour(t), ':');
  printI00(minute(t), ':');
  printI00(second(t), ' ');
}

void printI00(int val, char delim)
{
  if (val < 10) Serial << '0';
  Serial << _DEC(val);
  if (delim > 0) Serial << delim;
  return;
}

아두이노에서 키패드와 LCD 디스플레이, 5V 릴레이를 사용하여 키패드 도어락을 만드는 법을 알아보겠다.

구성요소 : 아두이노 우노 R3, 4X4키패드, LCD1602 디스플레이 듈, 5V릴레이 모듈

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아두이노에 다음과 같이 회로를 구성한다.

회로 결선도

위와 같이 회로를 구성한 다음 아두이노 IED에 LCD 및 키패드 라이브러리를 설치해야 한다.

설치 방법은 Sketch/Include Library/Manage Libraries에 들어간 다음 검색창에 LiquidCrystal_I2C 와 Keypad를 입력한 다음 설치하여 주면 된다.

코딩 :

#include <Wire.h> 
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Keypad.h>

#define Password_Length 6 // 패스워드 길이 설정

int signalPin = 12;  

char Data[Password_Length]; 
char Master[Password_Length] = "1234*";   
byte data_count = 0, master_count = 0;
bool Pass_is_good;
char customKey;

const byte ROWS = 4;  // 키패드 행수 설정
const byte COLS = 4;  // 키패드 열수 설정

char hexaKeys[ROWS][COLS] = {
  {'1', '2', '3', 'A'},
  {'4', '5', '6', 'B'},
  {'7', '8', '9', 'C'},
  {'*', '0', '#', 'D'}
};

byte rowPins[ROWS] = {9, 8, 7, 6};  // 키패드 행핀 D6 ~ D9 설정
byte colPins[COLS] = {5, 4, 3, 2};  // 키패드 열핀 D2 ~ D5 설정

Keypad customKeypad = Keypad(makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);

LiquidCrystal_I2C lcd (0x27,16,2);   // LCD1602 hexa값, 2행 16열 설

void setup(){

  lcd.init(); 
  lcd.backlight();
  pinMode(signalPin, OUTPUT);
  digitalWrite(signalPin, LOW);
}

void loop(){

  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("PASSWORD_INPUT");

  customKey = customKeypad.getKey();
  if (customKey){
    Data[data_count] = customKey; 
    lcd.setCursor(data_count,1); 
    lcd.print(Data[data_count]); 
    data_count++; 
    }

  if(data_count == Password_Length-1){
    lcd.clear();

    if(!strcmp(Data, Master)){
      lcd.print("DOOR_OPEN");
      digitalWrite(signalPin, HIGH); 
      delay(3000);
      digitalWrite(signalPin, LOW);
      }
    else{
      lcd.print("ERROR");
      delay(3000);
      }
    
    lcd.clear();
    clearData();  
  }
}

void clearData(){
  while(data_count !=0){
    Data[data_count--] = 0; 
  }
  return;
}

코딩 중 char Master[Password_Length] = "1234*";   에서 1234*대신 자신의 비밀번호로 대체하여 변경할 수 있다.

암호 길이는 #define Password_Length 6에서 예를 들면 비밀번호 길이가 7자이면 길이를 8으로 입력하면 된다.

결과 화면

https://www.youtube.com/watch?v=EOxbbC2z40s

아두이노 우노 R3 : https://smartstore.naver.com/allbrands/products/7641474076

4X4키패드 : https://smartstore.naver.com/allbrands/products/7791417895

16x1 12c LCD 디스플레이 : https://smartstore.naver.com/allbrands/products/7649718878

5V릴레이 모듈 : https://smartstore.naver.com/allbrands/products/7640778967

1) 아두이노 소개

아두이노는 오픈 소스 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼으로, 전자 제품 개발 및 프로토타이핑을 위해 디자인된 간단하고 유연한 마이크로컨트롤러 보드이다.

아두이노 보드는 다양한 센서 및 액추에이터를 제어하고 외부 입력을 받아들일 수 있으며, 컴퓨터나 다른 장치와 통신할 수 있는 기능을 제공한다. 이러한 특성으로 아두이노는 전자 공학자, 예술가, 디자이너, 학생 등 다양한 사람들에게 인기가 있으며, 작은 프로젝트부터 대규모 제품 개발까지 다양한 용도로 활용된다.

아두이노에는 아두이노UNO, DUE, TRE, NANO 등 여러가지가 있다. 

아두이노 UNO	아두이노 DUE	아두이노 TRE	아두이노 NANO

납땜을 하지 않고 핀을 꼽아 연결할 수 있어 간편하다.

아두이노 UNO는 8bit 오픈소스 하드웨어이다. 

아두이노 DUE는 32bit 오픈소스 하드웨어이다.

2) 아두이노로 할 수 있는것

아두이노는 유선, 무선으로 인터넷 연결이 가능하며, 입출력 핀을 통하여 각종 센서들의 제어가 가능하다.

또한 스마트폰을 이용하여 집에 있는 각종 전자기기들의 제어가 가능하다.

사물인터넷IOT, 로봇, 드론, 3D프린터, CNC등의 공작기계, 자동제어 분야에서 활용이 된다.

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