Module 16 relais

Le module 16 relais réunit seize relais électromécaniques indépendants sur une seule carte bleue, avec un bornier à vis par voie et un connecteur d’entrées logiques repéré de IN1 à IN16. C’est la solution quand un projet doit commander beaucoup de circuits séparés — éclairage d’un atelier, arrosage par zones, coffret de test — sans multiplier les petits modules.

Chaque canal fait exactement ce que fait un module une voie : un signal logique de quelques milliampères fait coller la bobine, et le contact inverseur de sortie laisse passer plusieurs ampères sous 250 volts. La carte ne fait donc pas le travail à moitié : elle répète seize fois le même étage complet.

Caractéristiques techniques

Les trois familles de connexions, à ne pas confondre

Toute la carte tient en trois zones, et les mélanger est la seule erreur vraiment coûteuse.

La masse du microcontrôleur et celle de l’alimentation de la carte doivent être communes, sinon les entrées n’ont aucune référence et les relais se comportent n’importe comment.

Le niveau de déclenchement : la vérification à faire avant tout câblage

Les cartes relais 5 V se vendent en deux logiques de commande qui se ressemblent. Sur une carte à déclenchement par niveau haut, porter IN à 5 V fait coller le relais. Sur une carte à déclenchement par niveau bas, c’est l’inverse : IN à la masse colle le relais. Le programme de cette page se règle sur l’une ou l’autre en changeant deux constantes.

Pour trancher, alimentez la carte par son bornier d’alimentation, laissez IN1 en l’air, puis reliez IN1 à la masse : si le relais colle et que la LED témoin s’allume, la carte est à déclenchement par niveau bas. Si rien ne bouge, elle est à déclenchement par niveau haut. Dix secondes, carte hors tension côté puissance, et vous évitez de chercher longtemps devant un montage qui ne réagit pas.

Points d’attention avant la mise sous tension

• N’alimentez jamais les bobines par la sortie 5 V d’une carte Arduino. Seize bobines collées en même temps demandent environ 1,1 A, très au-delà de ce qu’un régulateur de carte et un port USB peuvent fournir. Prévoyez une alimentation 5 V dédiée, masses reliées.
• Vérifiez le code de tension marqué sur les relais. Une référence qui contient 05VDC désigne une bobine 5 V ; appliquer 12 V sur une carte à relais 5 V détruit les bobines et le circuit de commande. C’est la vérification la plus rentable des deux minutes d’installation.
• Le secteur ne se câble jamais sous tension. Coupez le disjoncteur avant d’intervenir sur les borniers de puissance, et n’utilisez pas la plaque d’essai pour la partie 230 V : seuls les fils de commande y ont leur place.
• Enfermez la carte dans un boîtier isolant dès qu’elle commute du 230 V : seize borniers à vis nus, c’est seize points de contact accessibles.
• Définissez l’état de toutes les sorties au démarrage — le programme ci-dessous le fait — pour qu’aucun relais ne colle au hasard pendant l’amorçage du microcontrôleur.

Mini-projet : les seize relais en chenillard

Le programme d’essai à faire tourner une fois avant de passer au projet réel : chaque relais colle à son tour, pendant 400 ms, ce qui permet de vérifier d’un coup d’œil les seize voies et leurs LED témoins.

Ce qu’il faut

Le câblage

Le programme

À copier dans l’IDE Arduino, puis à téléverser :

/*
 * Module 16 relais 5 V pilote par un Arduino Mega 2560
 * Entrees IN1 a IN16 du module sur les broches 22 a 37 de la carte
 * Bobines alimentees par une alimentation 5 V dediee, masse commune
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */

const byte NB_RELAIS = 16;
const byte PREMIERE_BROCHE = 22;      // la broche du Mega reliee a IN1

// Carte a declenchement par niveau haut : IN a 5 V colle le relais.
// Carte a declenchement par niveau bas : remplacer HIGH par LOW et LOW par HIGH.
const byte NIVEAU_ACTIF = HIGH;
const byte NIVEAU_REPOS = LOW;

const unsigned long PAS = 400;        // duree d un pas du chenillard, en millisecondes

void setup() {
  for (byte i = 0; i != NB_RELAIS; i++) {
    pinMode(PREMIERE_BROCHE + i, OUTPUT);
    digitalWrite(PREMIERE_BROCHE + i, NIVEAU_REPOS);   // les seize relais au repos
  }

  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Module 16 relais pret");
}

void loop() {
  // Chenillard : un relais apres l autre, de la voie 1 a la voie 16
  for (byte i = 0; i != NB_RELAIS; i++) {
    digitalWrite(PREMIERE_BROCHE + i, NIVEAU_ACTIF);
    Serial.print("Relais ");
    Serial.println(i + 1);
    delay(PAS);
    digitalWrite(PREMIERE_BROCHE + i, NIVEAU_REPOS);
  }

  delay(1000);   // pause entre deux tours, puis on recommence
}

Comment ça marche

• Le tableau n’existe pas : PREMIERE_BROCHE + i décrit à lui seul les seize broches, puisque IN1 à IN16 se suivent sur les broches 22 à 37 du Mega. Une seule constante à changer si vous câblez dans un autre ordre.
• La boucle de setup() met les seize relais au repos avant toute chose : aucune charge ne colle pendant l’amorçage, ce qui compte dès qu’un circuit de puissance est branché.
• La broche ne porte pas le courant du relais : elle ne fournit que quelques milliampères à l’entrée IN. Les 71,4 mA de chaque bobine viennent de l’alimentation dédiée.
• Les relais sont mécaniques : 10 ms pour coller, 5 ms pour retomber, avec le petit clic caractéristique. Inutile de vouloir les solliciter beaucoup plus vite, et c’est cette limite qui décide du choix d’un relais statique dans les projets à commutation rapide.

Questions fréquentes

Puis-je alimenter la carte par l’Arduino ?

Non, pas les seize voies. Une seule voie demanderait 71,4 mA, mais seize relais collés ensemble approchent 1,1 A, ce qu’aucune sortie 5 V de carte Arduino ne fournit sans s’effondrer ou surchauffer. Utilisez l’entrée d’alimentation dédiée de la carte, avec une alimentation 5 V capable de ce courant, et reliez les masses.

Quelle alimentation, et quelle tension ?

La tension des bobines, qui est celle marquée sur les relais : les relais de la carte photographiée portent une référence de bobine 5 V DC. Alimentez en 5 V, avec au moins 1,5 A si les seize relais peuvent être collés en même temps, ou 2 A pour garder une marge confortable. Le module est un assemblage de relais courants, qui existe aussi en 12 V chez d’autres fournisseurs : c’est la référence sérigraphiée sur les relais reçus, jamais une supposition, qui dit la tension à appliquer.

Tous les relais restent collés, ou aucun ne réagit

C’est le niveau de déclenchement, dans la grande majorité des cas. Faites le test décrit plus haut avec IN1, puis inversez les deux constantes du programme. Si rien ne change, mesurez la tension sur le bornier d’alimentation, vérifiez que la masse est bien commune entre l’alimentation, la carte et le microcontrôleur, et contrôlez que chaque entrée IN reçoit bien le signal de la broche correspondante — une nappe décalée d’un cran décale les seize voies.

Combien de sorties faut-il sur le microcontrôleur ?

Seize sorties numériques, une par voie. Le Mega 2560 les offre d’un seul bloc sur les broches 22 à 37. Sur un Uno, il reste à peine une douzaine de broches utilisables après les liaisons série : dans ce cas, répartissez le travail sur deux modules huit voies plutôt que d’essayer de tout tenir sur une carte.

Quelle différence avec le module 8 relais ?

Le module 8 relais 5 V est la même chose en huit voies : mêmes relais, mêmes borniers, même logique de commande, sur une carte deux fois plus courte. Prenez seize voies quand le projet est déjà connu ; prenez deux cartes de huit quand vous voulez étaler les canaux dans deux zones d’un même tableau électrique.

Puis-je couper du 230 V sur ces borniers ?

Oui. Chaque relais accepte 10 A sous 250 V AC en charge résistive, et ces cartes servent couramment à piloter des circuits d’éclairage ou de prises. Coupez le disjoncteur avant de câbler, laissez la partie puissance hors de la plaque d’essai, et enfermez la carte. En charge inductive, restez autour de 5 A par voie.

Les relais s’usent-ils si mon projet commute souvent ?

Un contact mécanique est donné pour environ 100 000 manœuvres à pleine charge. Pour un usage de quelques commutations par jour, c’est une durée de vie de plusieurs années. Pour des commutations rapides ou permanentes — régulation, variateur, cycle de quelques secondes — prenez un relais statique SSR, sans pièce mobile ni clic.

À combiner avec

Un canal peut toujours lâcher après un court-circuit franc côté puissance : le relais 5 V nu est le composant de rechange exact, à dessouder et remplacer sur la carte. Autour de lui, la carte Mega 2560 trouvée plus haut reste le meilleur compagnon pour seize sorties consécutives, l’alimentation 5 V dédiée couvre le courant des seize bobines, et les câbles Dupont suffisent pour toutes les entrées — de quoi installer le module, le programmer et le remplacer voie par voie sans rien racheter d’autre.