Arduino&リレーによって、AC電源のLED電球を点滅させてみた！

好きな子が夜に部屋に来たとき、

私は鼓動３倍速くらいドキドキします。

みなさんもドキドキするでしょうか？！

一夜を良い時間にするには、

部屋の雰囲気がとても大切です。

そんなとき、

部屋のシーリングライトが

全力で灯っていたらどうでしょうか？

明るすぎてせっかくの時間に

二人のムードが追い付いてきません。

そこで二人だけの空間に、

エッチでロマンチックな雰囲気を出すために、

小空間を照らすLED電球を使うのが一般的だと思います。

普通のメンズは既製品を使います。

多分、手動式のLED電球でしょうか。。。

おしゃれメンズはキャンドルでしょうか。

それでは面白くありません。

部屋のムードを出す行為一つとっても、

女の子のポイントアップを狙います！

勉強も兼ねて自作していきます。

どんなものが良いか考えましたが、

音声で小さな暖色系LED電球をON/OFFして、

なおかつ調光できるものが良いかなと思いました。

というわけで最終形態は、

音声認識で電源を制御して、

音声認識で調光できるものを

自作していこうと思います。

長くなるので、いくつかの記事に分けます。

今回は初回としてまずは、

LED電球のON/OFFを出来るようにします。

「LED電球」というのは、

電子工作の定番のちっこいものではなく、

コンセント(AC電源)に挿して使うタイプです。

最終的にはこんな感じです。

Arduinoなどのマイコンで、

AC電源を使うには工夫が必要です。

電子工作定番のLEDは、

普通にArduinoに接続すれば簡単に制御出来ます。

こういう場合に登場するのが「リレー」です。

こんなやつ↓↓↓

ちなみに上のリレーは、

青い塊1個がスイッチ1個分に相当するので、

4CH(チャネル)のリレー(モジュール)です。

リレーの説明します。

1 リレーとは？その特徴
2 特徴②：一つの入力信号で複数の回路を扱える
3 ArduinoとリレーとLED電球の接続法

リレーとは？その特徴

手動で制御するスイッチと比べて、

リレーは電気でスイッチを制御するものです。

イベント処理や周期的に、

スイッチのON/OFFを切り替えられます。

それだけ聞くと、普通のスイッチと

何ら特徴がないように聞こえますが、

リレーには大きな特徴があります。

特徴説明の前に、

リレーの構造を理解しておきましょう。

(有接点系)リレーの中身はこのようになっています。

コイルに電流が流れると、

コイルが磁石の性質を持ちます。

そしてそれによって、

スイッチの板金が引き付けられます。

つまりスイッチONとなるわけです。

電磁石によって引き付けているため、

電流が流れていなければ、

スイッチはOFFとなります。

ちなみに参考までにリレーには、

有接点リレーと無接点リレーがあります。

有接点リレーは上の画像のように、

(EMR : Electro-Mechanical Relayという)

物理的なスイッチ構造になっており、

スイッチがON/OFFするたびに、

カチカチと音がします。

一方で無接点リレーは、

(※例えばSSR：Solid State Relayなど)

半導体を利用しているため、

スイッチが切り替わる音がしません。

特徴① DCだけでなくAC電源を扱える

リレーの構造を見て下さい。

スイッチをONする回路と

スイッチがある回路は絶縁しています。

※あくまでイメージとして。

つまりリレーは回路を分断しているため、

異なる入力電源を扱うことが出来ます。

デジタル回路でスイッチを制御して、

AC電源(ex.コンセント)を使ったアナログ回路を

簡単に組むことが出来ます。

少し見方を変えてみます。

スイッチに入力信号を送る側は、

電流を流すだけなので少量で十分なのに対し、

スイッチの出力側は、入力側と

AC電源などの別電源を切り離して使えるため、

大電流が必要な負荷を置くことが出来ます。

つまり、

小電流で大電流が必要な負荷を制御出来る

という見方もすることが出来ます。

特徴②：一つの入力信号で複数の回路を扱える

リレーにはチャネル数があります。

この記事冒頭の画像に

写っているリレーは4CHです。

リレーへの入力信号によって、

任意のチャネルを制御することが可能です。

リレーへの入力は、一か所しかないのに、

複数のチャネルをON/OFFすることが出来ます。

これまで出力側の電源をACにしていますが、

もちろんDC電源につなぐことも出来ます。

ただ出力側でDC電源を扱うなら、

リレーでなくてもトランジスタ系素子の方が

コスト面やサイズ面でも優れているので、

リレーを選ぶ理由が減少する気がします。

リレーの説明は以上です。

ArduinoとリレーとLED電球の接続法

それでは実際に作っていきましょう。

接続方法は以下になります。

リレーのピンの使い方として、

まず入力側と出力側があります。

基本的にメーカが違っても使い方は同じです。

入力側はVcc / GND / CHのピンあります。

リレーのCH数だけCHピンがあります。

今回は私が使ったものは4CHなので、

入力側には合計で6ピンありますが、

実際にに使うのは3ピンだけです。

CHピンには電気信号が入って、

それに基づいてON/OFFします。

続いて出力ピン側ですが、

CH毎にCOM / NO/ NCの3ピン存在します。

COM : COMmon
NO : Normally Open
NC : Normally Closed

COMピンは絶対に使用します。

NCとNOはリレーの使い方によって

どちらを使うか違ってきます。

出力側の回路を

常に閉じた状態にしておく場合は、

「NC」ピンを使います。

この場合、CHピンには

基本的にHighの入力信号を入れておき、

スイッチをOFFにするタイミングで

LOWをCHピンに入力します。

出力側の回路を

常にオープンの状態にしておく場合は、

「NO」ピンを使います。

この場合、CHピンには

基本的にLOWの入力信号を入れておき、

スイッチをONにするタイミングで、

HIGHをCHピンに入力します。

今回はLED電球を周期的に点滅させる

パターンを作っていきます。

Arduinoに書き込むプログラムはこちらです。

int CH1 = 8;
//int led = 13;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  //Serial.begin(9600);
  pinMode(CH1, OUTPUT);
  //pinMode(led, OUTPUT);
  //digitalWrite(led, HIGH);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite(CH1, HIGH);
  delay(3000);
  digitalWrite(CH1, LOW);
  delay(3000);
}

int CH1 = 8;

//int led = 13;

void setup() {

// put your setup code here, to run once:

//Serial.begin(9600);

pinMode(CH1, OUTPUT);

//pinMode(led, OUTPUT);

//digitalWrite(led, HIGH);

}

void loop() {

// put your main code here, to run repeatedly:

digitalWrite(CH1, HIGH);

delay(3000);

digitalWrite(CH1, LOW);

delay(3000);

}

なおAC電源を使ってLED電球を

いきなり実験するのが怖いという場合は、

電子工作用のLEDをDCで直接

制御するパターンで実験してみましょう。

その場合は上記のプログラムで、

// (コメントアウト)を消して下さい。

ただその場合は、

リレーを使う必要性はなくなりますが。。。(笑)

もしLEDを制御したいなら、

Arduinoと直接つなげて制御した方が簡単です。

回路は以下のようになります。

次回はLED電球を調光してみようと思います。
https://wireless-network.net/arduino-dimmer/

最後まで読んでいただきありがとうございました。