פוסט זה מוקדש לרכיב שימושי במיוחד עבור כל מי שרוצה לשלוט בעזרת ארדואינו (או מיקרו-בקר אחר) על ציוד חשמלי שזקוק למתחים וזרמים גבוהים יחסית. הממסר (Relay, ויש גם מי שקורא לו "ריליי") הוא בעצם מפסק פשוט, כמו מפסק התאורה שעל הקיר, אלא שבמקום ללחוץ עליו ידנית אנחנו מפעילים אותו חשמלית.

לצורך ההסברים וההדגמות נשתמש במודול ממסר שמותאם במיוחד לחובבים. נכון לשעת הכתיבה, אפשר להשיג אותו באתר dx.com או באיביי תמורת דולרים ספורים. יש מודולים דומים עם יותר מממסר אחד, אך למען הפשטות נסתפק באחד הזה.

הגדרות ומידע כללי

ראשית, אתם עשויים לשאול את עצמכם מה ההבדל בין ממסר, טרנזיסטור, מצמד אופטי ועוד מספר רכיבים שלכולם מטרה אחת – לשלוט בזרם חשמלי אחד באמצעות זרם אחר. אז קודם כל, ממסר הוא דו-מצבי בלבד: רק ON או OFF. הוא אינו מסוגל לשלוט בעוצמת הזרם (כמו שטרנזיסטור יכול), אלא רק לחסום אותו או לתת לו לעבור במלואו. שנית, בניגוד לטרנזיסטורים, ממסרים מבודדים את המעגלים השונים: אין GND משותף לכל הרכיבים משני צדי הממסר, מה שהופך את כל העסק להרבה יותר בטוח עבור המיקרו-בקר הרגיש. שלישית, ממסרים – כמובן, בהתאם למפרט של הממסר הספציפי – מסוגלים לטפל במתחים וזרמים גבוהים. הממסר במודול שלנו (הקוביה הכחולה הגדולה) מיועד לעד 10 אמפר במתח של 250 וולט – מספיק כמעט לכל מכשיר חשמלי מבין אלה שיש לנו בבית. עבור צרכנים כבדים במיוחד, כמו דוד חשמלי או מזגן חזק, כדאי לחפש פתרון אחר.

שימו לב גם למתח ההפעלה של הממסר. כאן יש לנו יחידה שמופעלת ב-5V נוחים למשתמשי ארדואינו, אך הרבה מאד ממסרים זקוקים למתח גבוה יותר, למשל 12V.

ישנם סוגים רבים של ממסרים. זה שבתמונות הוא ממסר אלקטרו-מכני, שעל עקרון פעולתו נדבר מיד. יש גם ממסרים ללא חלקים נעים (SSR – Solid State Relay), ממסר מגנטי (או ממסר עלה – Reed Relay) ועוד. רוב הממסרים סוגרים את המעגל, כלומר נותנים לזרם לעבור, רק כל עוד אנחנו מספקים חשמל למעגל השולט. אם זה טוב או לא – זה כבר תלוי ביישום הספציפי. מי שיחפש מספיק טוב ימצא גם ממסרים ששומרים על המצב הנוכחי שלהם עד להודעה חדשה.

הממסרים הפשוטים ביותר הם בעלי ארבע "רגליים": שתיים (פלוס ומינוס) להפעלה, ושתיים לכניסה וליציאה של המעגל הנשלט. ממסר כזה נקרא SPST – קיצור של Single Pole Single Throw. בממסר שלנו כאן יש חמש רגליים, והוא דומה יותר למפסק מחליף: יש לו כניסה אחת (Common) ושתי יציאות למעגל הנשלט. המעגל השולט בעצם בורר איזו משתי היציאות תתחבר חשמלית לכניסה.

היציאה שמחוברת לכניסה כברירת מחדל (כשאין זרם במעגל השולט) נקראת NC, קיצור של Normally Closed. היציאה השניה נקראת NO, כלומר Normally Open. המתכנן המוכשר של המודול שבתמונות סימן את היציאות, אבל שם את המחברים כך שיכסו את רוב הגובה של האותיות, ולכן אי אפשר להבדיל בין NO ל-NC… לא נורא, בדיקה זריזה עם מולטימטר מספיקה כדי לוודא את העניין.

ממסר בעל כניסה אחת, שתי יציאות ומעגל שולט יחיד נקרא SPDT – כלומר Single Pole Double Throw. כמובן שאפשר להסתכל עליו גם כבעל יציאה אחת ושתי כניסות.

אופן הפעולה

השרטוט הסכמטי הבא מציג, פחות או יותר, את מה שקורה בתוך הממסר. שימו לב – בממסר עצמו, לא במודול השלם שבתמונות. המעגל השולט הוא סליל (בכחול): כאשר מעבירים דרכו זרם נוצר שדה מגנטי, שמושך לשונית מתכת (בירוק). הלשונית הזו סוגרת מעגל בין רגל הכניסה (Common) לאחת מרגלי היציאה (NO). כשאין זרם, הלשונית חוזרת למקומה המקורי וסוגרת את המעגל בין הכניסה לרגל היציאה השניה (NC). בכל מקרה, כאשר הלשונית יוצרת מגע פיזי עם יציאה כלשהי נשמע קליק חד ואופייני.

אם כך, מה המשמעות של שלושת הפינים במודול, שמסומנים (+), (–) ו-(S)? למה שלושה ולא רק שניים?

התשובה היא שהסליל שבתוך הממסר הוא בעצמו צרכן זרם, וייתכן שפין פלט של מיקרו-בקר חלש לא יספיק כדי להזין אותו. במודול שבתמונות, פין S (סיגנל) מחובר לטרנזיסטור, ששולט בזרם החזק-יותר שיכול לעבור בין (+) ל-(-). ככה נוצרת הפרדה בין אספקת הזרם לצורך המיתוג, לבין הפין הממתג עצמו, שיכול להיות חלש מאד.

הוראות והצעות לשימוש

כאמור, ממסרים מיועדים להעברת או הפסקת זרם לצרכני חשמל גדולים יחסית למיקרו-בקר. זו יכולה להיות מנורת לילה שנדלקת כשהחדר חשוך, מאוורר שמופעל כשהטמפרטורה גבוהה מדי, או תריס חשמלי שנפתח ונסגר אקראית כדי להרתיע פורצים פוטנציאליים בזמן שאתם לא בבית. בעיקרון, אם יש למכשיר מסוים שני חוטי חשמל להפעלה (פלוס ומינוס או פאזה ואפס), פשוט חותכים אחד מהם באמצע ומחברים את שני הקצוות החשופים לחיבורי Common ו-NO של הממסר.

בכל מקרה, צריך להקפיד על כמה נקודות:

1. מתח וזרם מספיקים בשביל הפעלת הממסר: זכרו שכל עוד הממסר פועל, הוא צורך לא מעט חשמל, בלי קשר לזרם שעובר או לא עובר דרך המעגל הנשלט. קחו זאת בחשבון. זה נכון במיוחד אם אתם משתמשים במודול שמכיל יותר מממסר יחיד, ומפעילים כמה מהם במקביל.
2. הזרם והמתח במעגל הנשלט צריכים להיות נמוכים מהערכים הנקובים של הממסר בו בחרתם, ועדיף שיהיו נמוכים בהרבה, כמרווח ביטחון. אחרת עלולות להיווצר מגוון תופעות לא רצויות, החל מזליגות זרם ועד לשריפה.
3. בטיחות בחשמל: גם במודול, ובמיוחד כשמשתמשים בממסר כמו שהוא, המגעים שלו חשופים למדי ועלולים להתקצר בקלות או לחשמל אתכם אם לא תגנו עליהם כמו שצריך.

יש לכם מידע חשוב נוסף על ממסרים? רעיונות מקוריים להשתמש בהם? הערות ושאלות? הגיבו!