Lecture 31: Experiments with Relay

इस व्याख्यान में, हम आपको रिले का उपयोग करते हुए प्रदर्शन दिखा रहे हैं। आप पहले देख चुके हैं कि रिले क्या है। रिले एक ऐसा उपकरण है जो बहुत कम वोल्टेज उपयोग करके माइक्रोकंट्रोलर के नियंत्रण के माध्यम से एक उच्च शक्ति सर्किट को स्विच कर सकता है। हम माइक्रोकंट्रोलर बोर्ड के साथ रिले के बारे में बात कर रहे हैं और हम आपको कुछ प्रयोग और प्रदर्शन दिखा रहे हैं। हमारे प्रदर्शन में हम जिस प्रकार के रिले का उपयोग कर रहे हैं वह SRD-05DC-SL-C है। जैसा कि आप देख सकते हैं कि यह रिले बोर्ड की एक तस्वीर है जिसका उपयोग हम करेंगे। आप ध्यान दें कि यद्यपि इस विशेष रिले को मैं इस प्रयोग में दिखा रहा हूँ, ऐसे बोर्ड भी उपलब्ध है एक एकल बोर्ड में 2 या 4 रिले उपकरण एकीकृत है। इसलिए, यदि आपके पास कोई उपयोग है जहां आप एक ही माइक्रोकंट्रोलर से कई बिजली के उपकरणों को नियंत्रित करना चाहते हैं, तो आप उन बोर्डों में से एक का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन यहां हम एक एकल उपकरण को नियंत्रित करेंगे, यही कारण है कि मैं एक एकल रिले मॉड्यूल का उपयोग कर रहा हूं। अब इस रिले के बारे में बात करते हुए, आप एक तरफ देखते हैं, आप इस संकेत को माइक्रोकंट्रोलर से जोड़ते हैं। आप देखते हैं कि एक GND +5 वोल्ट है, जो इस उपकरण को शक्ति प्रदान करता है और एक तीसरा पिन है, एक डिजिटल सिग्नल है जिसके उपयोग से आप रिले को बंद कर सकते हैं। यह संकेत 0 से 5 वोल्ट रेंज में काम कर सकता है, इसका मतलब है कि रिले बंद हो जाएगा,

यदि आप 5 वोल्ट लागू करते हैं तो रिले चालू होगा। और आउटपुट पक्ष पर, आप एक उच्च शक्ति डिवाइस कनेक्ट करने वाले हैं, यह 10 एम्पीयर हो सकता है और 250 वोल्ट एसी बिजली की आपूर्ति हो सकती है, आप आउटपुट पक्ष पर स्विच कर सकते हैं। ध्यान देने वाली बात यह है कि यह उपकरण एक सॉलिड स्टेट रिले नहीं है, बल्कि यह एक विद्युत रासायनिक रिले है। इसलिए, जब आप करंट लगाते हैं तो अंदर एक इलेक्ट्रोमैग्नेट होता है, जो चुम्बकित हो जाता है। एक धातु स्विच है, जो आकर्षित हो जाता है और यदि लोडिंग का उपयोग करने वाला कोई चालू नहीं है तो यह बंद हो जाता है। जब हम एक रिले को चालू और बंद करते हैं, तो आप इस तरह से एक ध्वनि टक टक टक टक भी सुन सकते हैं। स्विच इस तरह कनेक्ट और डिस्कनेक्ट हो जाएगा। आउटपुट पक्ष पर आप देखते हैं कि 3 कनेक्टर हैं, सामान्य रूप से बंद (NC), एक सामान्य (COM), जो जमीन से जुड़ा हुआ है और सामान्य रूप से खुला (NO) है। इसलिए, जब आप किसी भी डिवाइस को कनेक्ट करते हैं तो आप उन्हें COM और NO के बीच या COM और NC के बीच कनेक्ट करते हैं। अंतर यह है कि यदि हम NO का उपयोग करते हैं तो जब रिले चालू नहीं होता है; इसका मतलब है कि सिग्नल 0 है, यह सर्किट भी खुला रहेगा और इसमें कोई करंट प्रवाहित नहीं होगा, लेकिन जब हम 5 वोल्ट का सिग्नल लगाते हैं, तो यह सर्किट चालू हो जाएगा। लेकिन NC पिन के लिए यह ठीक उल्टा है। जब आप सिग्नल पर 0 वोल्ट लगा रहे हों; इसका मतलब है, रिले बंद है, लेकिन आउटपुट साइड पर सर्किट चालू रहेगा। लेकिन, जब आप रिले को चालू करते हैं तो सर्किट बंद हो जाएगा; इसका मतलब है, सिर्फ रिवर्स कन्वेंशन होगा। चित्रात्मक रूप से यह डायग्राम (diagram) में दिखाया गया है। यह रिले की सामान्य स्थिति है, जहां यह

संकेत इस इनपुट सिग्नल को दर्शाता है कि आप आवेदन कर रहे हैं जहां सिग्नल 0 वोल्ट पर है। आप NC कनेक्शन के लिए देखते हैं यह आंतरिक रूप से सामान्य रूप में जुड़ा हुआ है, लेकिन NO के लिए यह खुला है। लेकिन, जब रिले को ट्रिगर किया जाता है इसका मतलब है कि यह सिग्नल इनपुट 5 वोल्ट पर है तो आप देखें कि रिवर्स होता है। NC कनेक्शन फ्लोटिंग हो जाता है और NO कनेक्शन COM से जुड़ जाता है। तो, हम NO और COM के बीच, या NC और COM के बीच जुड़ रहे होंगे। यह कनेक्शन डायग्राम (diagram) के बारे में है कि हम रिले को माइक्रोकंट्रोलर से कैसे जोड़ेंगे; हम प्रदर्शन के लिए STM32 बोर्ड का उपयोग करेंगे। यह रिले का ब्लॉक डायग्राम (diagram) है जिसे मैं बीच में दिखा रहा हूं। जब आप इसे STM बोर्ड से जोड़ते हैं तो आपको जमीनी कनेक्शन की आवश्यकता होती है, आपको + 5V की आवश्यकता होती है और आपको सिग्नल की आवश्यकता होती है। इस प्रयोग में, मैं सिग्नल को पहुंचाने के लिए डेटा लाइन D3 का उपयोग करूंगा और प्रदर्शन के लिए आउटपुट साइड पर, हम एक छोटे एलईडी बल्ब का उपयोग करेंगे, जो रिले नियंत्रण के तहत चालू और बंद होगा। हम NO का उपयोग कर रहे हैं, इसका मतलब है कि जब रिले को स्विच नहीं किया जाता है तो बल्ब में चमक नहीं होगी। यह वह सर्किट है जिसके माध्यम से करंट प्रवाहित होगा। आप देखते हैं कि एक विद्युत शक्ति कॉर्ड है, जो मुख्य से जुड़ा होगा, बल्ब है और एक बाहरी स्विच है। बेशक हमें इस प्रयोग में स्विच की आवश्यकता नहीं होगी, यह स्विच हमेशा चालू रहेगा। जब भी रिले को चालू किया जाता है, तो एक विद्युत प्रवाह होगा और बल्ब चमक जाएगा; और जब रिले बंद हो, तो कोई करंट नहीं

होगा और बल्ब बंद हो जाएगा। तो, यह कनेक्शन डायग्राम (diagram) है जिसका उपयोग हम करेंगे। अब, हम पहले प्रयोग पर आते हैं। हम केवल कुछ समय की देरी के साथ रिले को चालू और बंद करेंगे। यदि आप इस प्रयोग का विवरण देखते हैं, तो हम बिजली के बल्ब को इंटरफ़ेस करेंगे, हमने पहले ही देखा है कि हम सर्किट को कैसे इंटरफ़ेस करेंगे, और इसे चालू और बंद करेंगे। हमने पहले ही सर्किट डायग्राम (diagram) में देखा है कि रिले STM बोर्ड के आउटपुट लाइन D3 से जुड़ा हुआ है, और प्रोग्राम इस तरह से लिखा जाता है कि रिले को 2 सेकंड के लिए चालू किया जाएगा और 5 सेकंड के लिए बंद कर दिया जाएगा, और यह प्रक्रिया अनिश्चित काल तक दोहराई जाएगी। आपको प्रदर्शन दिखाने से पहले, मैं आपको पहले कोड दिखा दूं, जिसे हासिल करने के लिए हमने कौन सा कोड सी लिखा है। यह वह कोड है जो काफी सरल और सीधा है। यदि आप उस कोड को देखते हैं जिसमें हमने इस mbed.h हेडर को शामिल किया है, और D3 हमने डिजिटल आउट पिन के रूप में घोषित किया है। क्योंकि, यहां हम उस आउटपुट पिन के एक साधारण डिजिटल आउटपुट मोड का उपयोग कर रहे हैं और हम इस पिन को “रिले” कह रहे हैं, आप यहां अपना नाम दे सकते हैं। यह हमारा मुख्य कार्य है जो एक निरंतर लूप में चलता है। जब यह 1 रिले के लिए आउटपुट करता है, तो सर्किट चालू हो जाएगा और बल्ब 2 सेकंड के लिए चमक जाएगा। रिले = 0 का अर्थ है कि फिर से, सर्किट बंद हो जाएगा और 5 सेकंड तक इंतजार करेगा। तो, आप बल्ब को चालू करते हैं, 2 सेकंड की प्रतीक्षा करते हैं, बल्ब को बंद करते हैं, लूप में 5 सेकंड तक प्रतीक्षा करते हैं। आइए अब हम प्रदर्शन को देखते हैं। यहां आप इस सर्किट को देखें जो मैं दिखा रहा हूं। जैसा कि आप देख सकते हैं कि यह आपके STM माइक्रोकंट्रोलर बोर्ड और बल्ब का सर्किट है जो मैंने दिखाया है। एक इलेक्ट्रिक पावर इनलेट है, जो एक इलेक्ट्रिक पावर स्रोत AC 220 वोल्ट से जुड़ा है, एक स्विच है जिसे मैं स्थायी रूप से डाल रहा हूं और यह एक छोटा LED बल्ब है जिसका मैं उपयोग कर रहा हूं, और यह रिले मॉड्यूल है जिसे हम उपयोग कर रहे हैं। आप एक तरफ देखते हैं, आपने इस रिले मॉड्यूल को NO और COM कनेक्शन से जोड़ा है, और दूसरी तरफ आपके द्वारा देखे गए 3 पिन हैं। ये पिन सिग्नल, Vcc और GND हैं; इन 3 पिनों को

जोड़ना होगा। अब इस ब्रेडबोर्ड पर, मैंने पहले ही ऐसे कनेक्शन बना लिए हैं। दाईं ओर मैं बस इस रिले में प्लग करूंगा। तो मैंने इस ब्रेडबोर्ड में इस रिले को प्लग किया है, मुझे एक ठोस कनेक्शन बनाने दो हाँ एक ढीला कनेक्शन है मैं इसे ठीक कर देता हूं। अब, मैं इस प्रोग्राम को संकलित करता हूं, आप इसे डिफ़ॉल्ट रूप मैं सेव करते हैं। यह डाउनलोड फ़ोल्डर में सेव किया जाएगा और आप इसे F401 ड्राइव पर कॉपी और पेस्ट करेंगे, प्रोग्राम डाउनलोड हो गया है। अब, मैं बिजली ऑन करता हूं। तुम देखते हो कि क्या होता है; बल्ब 2 सेकंड के लिए चालू हो जाएगा और 5 सेकंड के लिए स्विच ऑफ हो जाएगा, यह 2 सेकंड पर स्विच ऑफ कर रहा है 5 सेकंड के लिए फिर से चालू होता है, यह 2 सेकंड के लिए चालू होता है फिर से 5 सेकंड के लिए स्विच बंद हो जाता है। इसलिए, रिले का इंटरफेस इस मामले में काफी सरल है जैसा कि आप देख सकते हैं। आइए हम फिर से अपनी प्रस्तुति और अगले प्रयोग पर आते हैं। आपने देखा होगा कि जब बल्ब चालू और बंद होता है, तो एक श्रव्य ध्वनि होती है जो दर्शाती है कि रिले स्विच चालू और बंद हो रहा है। अगले प्रयोग में, आप इसे और अधिक स्पष्ट रूप से सुन सकते हैं क्योंकि, बहुत तेजी से चालू और बंद होगा। दूसरे प्रयोग के लिए, इंटरफ़ेस बहुत समान है, हम फिर से उसी सर्किट का उपयोग करके रिले के माध्यम से बल्ब को जोड़ रहे हैं, हम अभी भी रिले को पोर्ट D3 से जोड़ रहे हैं, लेकिन पिछले प्रयोग में हम डिजिटल नियंत्रण का उपयोग कर रहे थे, या तो 0 या 1, लेकिन इस प्रयोग में PWM नियंत्रण का उपयोग D3 पर एक निरंतर pulse ट्रेन भेजने के लिए किया गया था। तो, रिले को निश्चित समय के लिए चालू किया जाएगा और निश्चित समय के लिए बंद कर दिया जाएगा, और यह बार-बार होगा। और कर्तव्य चक्र को नियंत्रित करने से, बल्ब की चमक बदल जाएगी, क्योंकि जैसा कि आप जानते हैं कि एक PWM के लिए वोल्टेज आउटपुट का औसत मूल्य कर्तव्य चक्र के समानुपाती होगा। इसलिए, जब हम कर्तव्य चक्र को बदलते हैं, तो वोल्टेज का औसत मूल्य जो रिले पर लागू होता है और इसलिए बल्ब कर्तव्य चक्र के अनुपात में अलग-अलग होगा। इस प्रोग्राम में, केवल प्रदर्शन के लिए, हमने mbed.h को शामिल किया है, लेकिन अब इस D3 को हमने PwmOut के रूप में घोषित किया है और हमने “बल्ब” नाम दिया है। अब, मुख्य कार्य में हमने कुछ चीजें की हैं। शुरुआत में, इस PwmOut के लिए, आप पहले से ही जानते हैं कि कुछ कार्य हैं जिनका उपयोग हम अवधि निर्धारित करने के लिए, कर्तव्य चक्र निर्धारित करने के लिए और इसी तरह कर सकते हैं। पहले हम समय अवधि को 0.02 के रूप में सेकंड में सेट करते हैं, जिसका अर्थ है 20 मिली सेकेंड। इसका मतलब है 50 हर्ट्ज। इसलिए, प्रत्येक सेकंड में रिले 50 बार चालू और बंद होगा। मैंने इसे 50 के रूप में रखा है; ध्यान देने वाली बात यह है कि क्योंकि आप एक यांत्रिक रिले का उपयोग कर रहे हैं, इसलिए आप इस आवृत्ति को बहुत तेज़ नहीं कर सकते, क्योंकि रिले को चालू और बंद होने का समय नहीं मिलेगा। प्रोग्राम थोड़ी देर में जारी है, हम दोहरावदार तरीके से एक-एक करके कुछ चीजें कर रहे हैं। bulb.write () एक फ़ंक्शन है, जहां आप कर्तव्य चक्र सेट कर सकते हैं। पहले हम कर्तव्य चक्र को 1 पर सेट कर रहे हैं, जिसका अर्थ है कि यह लगातार 1 है, यह कभी 0 नहीं जा रहा है, यह अधिकतम चमक है, और आप 3 सेकंड के लिए प्रतीक्षा करते हैं। तब हम कर्तव्य चक्र को 80% बनाते हैं। तो, थोड़ा कम, फिर 3 सेकंड के लिए प्रतीक्षा करें और यह हम दोहराते हैं। फिर हम कर्तव्य चक्र बनाते हैं क्योंकि 0.6 फिर से 3 सेकंड के लिए प्रतीक्षा करें, फिर 0.4 3 सेकंड के लिए प्रतीक्षा करें, 3 सेकंड के लिए 0.2 प्रतीक्षा करें, और अंत में हम पूरी तरह से बंद करते हैं। इसलिए, एक लूप में हम देखेंगे कि बल्ब की चमक उत्तरोत्तर फैशन में बदल जाएगी। आइए हम प्रदर्शन देखते हैं। यह हमारा दूसरा प्रयोग है। आइए हम इस प्रोग्राम को फिर से संकलित करते हैं, जिस प्रोग्राम को मैंने दिखाया है वही प्रोग्राम यहां है। हम इसे सेव करते हैं, हम इसे कॉपी करते हैं, हम इसे पेस्ट करते हैं और नया प्रोग्राम डाउनलोड हो रहा है। यह सरल प्रयोग वास्तव में आपको दिखाता है कि कैसे हम कुछ ड्यूटी साइकल के लिए एक बल्ब या किसी सर्किट को चालू और बंद कर सकते हैं, और PWM नियंत्रित फैशन की अवधि। तो, हम अपनी चर्चा जारी रखें। अब, अंतिम कोड के लिए जो हम आपको दिखा रहे

हैं, यह वही रिले सर्किट है, लेकिन हमने यहां एक और जोड़ दिया है, हमने एक LDR कनेक्ट किया है। हमारा सर्किट ऐसा है; रिले के माध्यम से विद्युत बल्ब जो कि कनेक्शन पहले से ही है, रिले अभी भी पिन D3 से जुड़ा हुआ है, और एक LDR प्रकाश संवेदन इकाई है, जिसे हम एनालॉग इनपुट पिन A1 से जोड़ रहे हैं। रिले सर्किट समान है, और यह अतिरिक्त सर्किट है जिसका हम उपयोग कर रहे हैं। यहां, एक LDR के साथ और एक अन्य रजिस्टेंस (resistance) संभावित विभक्त के रूप में जुड़ा हुआ है। अब यह आउटपुट वोल्टेज हमने STM32 बोर्ड के एनालॉग इनपुट पिन A1 से जोड़ा है। अब हम कोड को देखते हैं, हम क्या कर रहे हैं। अब, मुख्य प्रोग्राम में हम पिछले प्रयोग की तरह, 20 मिलीसेकंड की अवधि निर्धारित कर रहे हैं। अब while लूप में, हम LDR से प्रकाश मूल्यपढ़ रहे हैं; पढ़ा जाने वाला मूल्य0 और 1 के बीच का एक अंश है, इसलिए इसे पूर्णांक मूल्यतक स्केल करने के लिए, जिसकी आप वास्तव में तुलना कर सकते हैं, हम इसे 5000 से गुणा करते हैं, और “value” नामक एक चर में संग्रहीत करते हैं। अब, प्रयोग के माध्यम से, हमने 4000 को एक उपयुक्त सीमा मूल्य पाया। तो, 4000 से अधिक का मतलब है कि हमारे पास परिवेश में पर्याप्त प्रकाश है, और हमें प्रकाश को बंद करना होगा। आप एक घर के बारे में सोचते हैं, जब पर्याप्त प्रकाश होता है तो प्रकाश को चालू करने का कोई मतलब नहीं होता है। तो, हम कर्तव्य चक्र को 0.0 पर सेट करते हैं, जिसका अर्थ है कि लाइट बंद है। लेकिन जब यह 4000 से कम हो जाता है, तो इसका मतलब है कि अंधेरा है। अब, हमें प्रकाश को चालू करना होगा। इसलिए, हम कर्तव्य चक्र को 1.0 पर सेट करते हैं, जिसका अर्थ है अधिकतम चमक और यह प्रक्रिया दोहराती है। आइए हम आपको इसके लिए प्रदर्शन दिखाते हैं। हम वही कोड दिखाते हैं जो हमने स्लाइड पर दिखाया है। मुझे पहले इस कोड को कंपाइल करने दें, फिर इसे सेव करें , इसे कॉपी करें, इसे न्यूक्लियो बोर्ड पर पेस्ट करें। अब, हम देखते हैं कि क्या हो रहा है। यहां रिले सर्किट के अलावा, अब आप देख सकते हैं कि यहां एक LDR भी जुड़ा हुआ है। आप इस LDR को देख सकते हैं, और एक रजिस्टेंस (resistance) है। इसलिए, LDR और रजिस्टेंस (resistance) एक जंक्शन में एक साथ जुड़े हुए हैं LDR का एक छोर 5 वोल्ट से जुड़ा है, और रजिस्टेंस (resistance) का दूसरा छोर जमीन से जुड़ा हुआ है, और बीच से LDR के बिंदु, यह हरा तार एनालॉग इनपुट पिन A1 से जुड़ा हुआ है । आप देखें कि अब पर्याप्त रोशनी है। तो, बल्ब चालू नहीं है। अब अगर मैं LDR दबाता हूं, तो आप देखते हैं कि बल्ब चालू हो रहा है; इसका मतलब है, वहां अंधेरा है। मैं फिर से अपना हाथ हटाता हूं बल्ब फिर से बंद हो जाता है, मैं LDR दबाता हूं; इसका मतलब है कि, अंधेरे में प्रकाश चालू है। यह एक बहुत ही सरल प्रयोग है जो आपको दिखाता है कि किसी भी विद्युत उपकरण को चालू और बंद करने के लिए प्रोग्राम नियंत्रण के तहत एक LDR का उपयोग कैसे किया जा सकता है। यह प्रयोग आप आसानी से कुछ प्रकार के होम ऑटोमेशन सिस्टम के साथ सहसंबद्ध कर सकते हैं, जहां आप कुछ इलेक्ट्रिकल गैजेट जैसे बल्ब को स्विच करना चाहते हैं, बल्ब एंबियंस लाइट के मूल्य के आधार पर एक बहुत ही व्यावहारिक उदाहरण है। यहाँ, मैंने प्रकाश का एक उदाहरण दिया है; तापमान जैसी अन्य चीजें हो सकती हैं, यदि तापमान बहुत अधिक हो जाता है, तो आप एयर कंडीशनिंग मशीन को चालू कर सकते हैं। यदि तापमान बहुत कम है, तो आप एक हीटर चालू कर सकते हैं। प्रयोगों के इस सेट में मैंने आपको दिखाया कि कैसे हम कुछ बिजली के उपकरणों को चालू या बंद करने के लिए एक माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित रिले का उपयोग कर सकते हैं। यह अवधारणा आप किसी भी प्रकार के उपकरण के लिए उपयोग कर सकते हैं, आवश्यक नहीं कि एक बल्ब। आप एक AC मशीन या एक हीटर को चालू और बंद कर सकते हैं जैसा कि मैंने बताया था, आप एक रेफ्रिजरेटर को चालू और बंद कर सकते हैं, आप किसी भी गैजेट के स्विच को प्रोग्राम कर सकते हैं जैसा कि मैंने यहां दिखाया है कि आपके पास ऐसे कई उपकरण हो सकते हैं। हम बाद में और अधिक प्रयोगों को देखेंगे, जहां आपको कुछ प्रकार के होम ऑटोमेशन सिस्टम दिखाई देंगे, जहां कुछ अधिक परिष्कृत प्रकार के नियंत्रण और संचार तंत्र दिखाए जाएंगे। इसके साथ ही हम इस व्याख्यान के अंत में आते हैं। धन्यवाद।