Come utilizzare relè e un solenoide con Raspberry Pi

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Nell’articolo di oggi vedremo come controllare un solenoide da 12 volt con una board Raspberry Pi utilizzando un relè da 5 volt.

Un solenoide ‘ è una bobina di forma cilindrica formata da una serie di spire circolari molto vicine fra loro e realizzate con un unico filo di materiale conduttore. Il solenoide è uno strumento solitamente usato come induttore per lo studio e le applicazioni dell’elettromagnetismo.

Il relè è un componente elettromeccanico il cui azionamento avviene mediante un elettromagnete costituito da una bobina di filo conduttore elettrico, generalmente di rame, avvolto intorno ad un nucleo di materiale ferromagnetico. Al passaggio di corrente elettrica nella bobina, l’elettromagnete attrae l’ancora alla quale è vincolato il contatto mobile che quindi cambierà posizione. Nella figura a fianco è rappresentato un relè con tre contatti: uno mobile e due fissi. Quando il relè è a riposo il contatto mobile è in contatto con uno dei due contatti fissi. Quando il relè è “eccitato”, cioè quando la bobina è percorsa da corrente elettrica, la situazione si inverte e il contatto mobile si sposta sull’altro contatto.

Perchè utilizziamo il relè? Utilizziamo il relè perché il solenoide in questione ha una tensione di 12V. Questa tensione danneggerebbe la board Raspberry Pi. Quindi utilizziamo il relè per impedire che la scheda si danneggi.

Oggi collegheremo un solenoide a un relè e il relè sarà collegato alla board Raspberry.

Materiali da utilizzare:

alimentatore 12 volt 2 amp per alimentare il solenoide.
Raspberry
Micro sd
Alimentatore ufficiale Raspberry Pi
Solenoide 12V
Modulo relè a 5v
jumper maschio-maschio e femmina-femmina

Ecco qui il diagramma di collegamento

Ecco un riassunto:

Collega in pin GND del Raspberry Pi al pin GND del relè
Collegare l’alimentatore del Raspberry Pi
Collega al pin n.12 (GPIO 18) al pin Dati del relè, tramite questo pin il relè si aprirà e chiuderà.
Collega il GND del solenoide all’alimentatore del solenoide
Collegare il polo positivo del solenoide al pin centrale del relè (vedi immagine per rendere meglio l’idea)
Collegare il polo positivo dell’alimentatore del solenoide al primo pin (nella parte superiore) al relè (vedi immagine per rendere meglio l’idea)

Codice

#Import all neccessary features to code.
import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep

#If code is stopped while the solenoid is active it stays active
#This may produce a warning if the code is restarted and it finds the GPIO Pin, which it defines as non-active in next line, is still active
#from previous time the code was run. This line prevents that warning syntax popping up which if it did would stop the code running.
GPIO.setwarnings(False)
#This means we will refer to the GPIO pins
#by the number directly after the word GPIO. A good Pin Out Resource can be found here https://pinout.xyz/
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
#This sets up the GPIO 18 pin as an output pin
GPIO.setup(18, GPIO.OUT)

while (True):    
    
    #This Turns Relay Off. Brings Voltage to Max GPIO can output ~3.3V
    GPIO.output(18, 1)
    #Wait 1 Seconds
    sleep(1)
    #Turns Relay On. Brings Voltage to Min GPIO can output ~0V.
    GPIO.output(18, 0)
    #Wait 1 Seconds
    sleep(1)

#Import all neccessary features to code.

import RPi.GPIO as GPIO

from time import sleep

#If code is stopped while the solenoid is active it stays active

#This may produce a warning if the code is restarted and it finds the GPIO Pin, which it defines as non-active in next line, is still active

#from previous time the code was run. This line prevents that warning syntax popping up which if it did would stop the code running.

GPIO.setwarnings(False)

#This means we will refer to the GPIO pins

#by the number directly after the word GPIO. A good Pin Out Resource can be found here https://pinout.xyz/

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

#This sets up the GPIO 18 pin as an output pin

GPIO.setup(18, GPIO.OUT)

while (True):

#This Turns Relay Off. Brings Voltage to Max GPIO can output ~3.3V

GPIO.output(18, 1)

#Wait 1 Seconds

sleep(1)

#Turns Relay On. Brings Voltage to Min GPIO can output ~0V.

GPIO.output(18, 0)

#Wait 1 Seconds

sleep(1)

Nelle prime tre istruzioni vengono importate le librerie necessarie per eseguire lo script.

Successivamente, rendiamo il pin GPIO 18 un pin di output.

Sarà eseguito un loop infinito tramite l’iterazione while(true)

Questo ciclo inizia impostando il pin GPIO 18 su HIGH e in OUTPUT (tensione massima). La tensione massima che può giungere è di circa 3,3 Volt. Questa tensione non attiverà il relè e quindi il Solenoide rimarrà disattivato. Successivamente, il codice attenderà un secondo. Dopo tale attesa, il pin 18 GPIO viene impostato su basso, quindi sarà inviata la tensione minima. Questo invierà la tensione più bassa possibile per un pin di uscita. Questo è circa 0 Volt).

Questo attiverà il Relè e quindi si accenderà e attiverà il Solenoide. Il Raspberry Pi aspetterà quindi un secondo. Questo processo viene ripetuto, aprendo e chiudendo il solenoide ogni secondo.

Salviamo ed eseguiamo il codice.

Ora collega l’alimentazione per il solenoide, e proprio così dovresti vedere il solenoide da 12 Volt muoversi avanti e indietro ogni secondo. Sarai anche in grado di sentire il clic del relè che si accende e si spegne.

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Simone Candido

Simone Candido è un ragazzo appassionato del mondo tech nella sua totalità. Simone ama immedesimarsi in nuove esperienze, la sua filosofia si basa sulla irrefrenabile voglia di ampliare a 360° le sue conoscenze abbracciando tutti i campi del sapere, in quanto ritiene che il sapere umano sia il connubio perfetto tra cultura umanistica e scientifica.