从单个Arduino输出引脚控制多个继电器或其他执行器

描述

该项目是关于从单个 Arduino 输出引脚控制多个继电器或其他执行器。

此解决方案可用于可用 Arduino 输出引脚数量不足且需要从单个输出引脚并行控制更多执行器（例如继电器）的典型情况。

工作原理基于使用多个 NeoPixels 的 LED 灯条（带有 WS2812B 控制器芯片的 SMD5050 LED）。每个像素都与一个 LDR（光敏电阻）组合在一起，从而创建了一个 DIY 光耦合器（任意数量，仅受 LED 灯条长度限制，例如 300 个像素，可用 5V 电源）。通过这种方式，创建了串行到并行的转换（从 1 到多个）

每个单独的 LED 都从一个相同的 Arduino 输出引脚寻址。每个 LDR（与一个 27kOhm 电阻串联）都连接到一个 5V 继电器。通过这种方式，可以使用 Adafruit NeoPixel 库从 1 个 Arduino 输出 PIN 控制许多 NeoPixel/LDR 组合。除了继电器之外，还可以连接其他执行器设备，使用 LDR 作为任何电路的输入。

对于这个作为更大计划的一部分的项目，使用了 ESP32（NodeMCU）；但是，普通的 Arduino Uno（或几乎任何其他型号）都可以完成这项工作。

第 1 步：制作 NeoPixel 光耦合器

DIY光耦由以下材料制成：

• 一条由 10 个 WS2812 LED 组成的 LED 灯带（从较长的灯带上切下），项目中实际使用了 4 个
• 一块深灰色的泡沫
• 一条面包板
• 黑鸭带

 

光电耦合器的原材料

 

 

纸上的印刷品用作在泡沫上打孔的模板

 

注意：点的间距等于 LED 的间距。

将每个单独 LED 的光与其他 LED 的光分开以避免“光串扰”非常重要。事实证明，在实践中这几乎是不可能的，因此每个 LED 在“开”状态下发出的光量已在软件中设置为低水平。

 

将所有东西放在一起并连接电线后的结果

 

使用的 LED 灯条长 10 个 LED，但在此项目中仅使用 4 个像素与 4 个 LDR 组合（保持简单）

第 2 步：电子设置

在面包板设置中，我使用了 ESP32s (NodeMCU)，但是任何 Arduino 都可以完成这项工作。

电路图（用Fritzing制作）如下：

 

设置的Fritzing图

 

在实践中，这看起来如下：

 

实用的面包板实现

 

如您所见，只有 1 个输出引脚用于控制 4 个并联继电器。这个数字可以高达300！（在 5 m 长的条带中提供尽可能多的 LED）。

ESP32 设备在 3.3 V 电压下工作（板载 3.3V 稳压器），而带有 5050 个 LED 的 LED 灯条在 5 V 上运行。ESP32 由 5 V 电源供电（通过 USB 端口从 5V 适配器或 5V移动电源）。NeoPixel LED 直接从 ESP32 的 5 伏引脚获得 5V 电源，使用的继电器也是 5V 类型。

在此示例中，使用 4 个光耦合器电路来控制 4 个继电器，每个继电器连接到一个 230V 灯。

使用的输出引脚是 GPIO PIN 21，继电器通过像素编号 1、2、3、4 控制。

第 3 步：制作软件

Arduino Sketch 中的循环功能很简单，由许多“for”循环组成，通过控制每个继电器来显示开关灯的不同模式。

为了控制特定的继电器，从循环代码中调用以下函数:

void ControlRelais (int RelaisNo, bool RelaisState)  {
   strip.setPixelColor(RelaisNo, RelaisState*15, RelaisState*15, RelaisState*15);      // turn on/off the LED that belongs to RelaisNo
   strip.show();
   Serial.print(" RelaisNo "); Serial.print(RelaisNo); Serial.print(" = "); Serial.println(RelaisState);
   }

事实上，这个功能所做的就是打开特定的 LED 或关闭。

LED 地址对应于相应的继电器编号。LED 以低亮度点亮，刚好足以通过 LDR 触发继电器，从而避免光污染（也称为“光串扰”）。

所有努力的结果和特定的草图显示在以下电影中：