Module 4 relais 5v

Le module 4 relais 5 V transforme quatre sorties de votre Arduino en quatre interrupteurs capables de couper un circuit beaucoup plus gourmand qu’une simple LED : une lampe, un ventilateur, une pompe, une électrovanne, un moteur ou l’alimentation d’un appareil entier. Chaque voie se pilote avec une seule broche numérique, exactement comme une sortie ordinaire.

Sur ce modèle, les quatre relais sont précédés d’optocoupleurs : la partie commande (votre carte) et la partie puissance (le circuit que vous commutez) restent séparées. Le module est prêt à l’emploi, avec ses borniers à vis pour la puissance et son connecteur à broches pour la commande.

Ce que le module apporte

• Quatre voies indépendantes — chaque relais possède trois bornes : COM, NO et NC. Vous pouvez donc commuter quatre circuits séparés, ou quatre points d’un même circuit, sans qu’ils se mélangent.
• Contacts inverseurs — le relais travaille soit en tout ou rien (NO), soit en rupture de circuit (NC). Un sélecteur de fonctionnement en plus, là où un simple transistor ne sait faire que tout ou rien.
• Couche de puissance — le relais encaisse des tensions et des courants qu’aucune sortie d’Arduino ne supporte. C’est ce qui permet de commander du secteur ou un appareil alimenté en 12 V.
• Isolation et voyants — un optocoupleur par voie, et une LED par relais qui montre l’état réel de la bobine, pas l’état du programme.
• Rien à écrire côté puissance — pas de transistor, pas de diode de roue libre, pas de résistance de base à calculer : tout est déjà câblé sur la carte.

Caractéristiques techniques

Le pouvoir de coupure annoncé vaut pour une charge résistive (une lampe à incandescence, un radiateur, une résistance). Un moteur, une pompe ou un transformateur appellent au démarrage plusieurs fois leur courant nominal : prenez une marge confortable et restez nettement en dessous de cette limite.

Brochage : deux côtés bien distincts

Le côté commande, à relier à l’Arduino

Six broches, sérigraphiées dans cet ordre sur le connecteur :

Les broches du module sont mâles et celles de l’Arduino aussi : ce sont donc des fils femelle-femelle qu’il faut pour les relier. Quatre broches numériques libres suffisent pour les entrées ; évitez seulement D0 et D1, qui servent au port série et au téléversement.

Le côté puissance, trois vis par relais

Pour commander une lampe, on ne coupe jamais les deux fils : on interrompt un seul conducteur, en général la phase. La source arrive sur COM, la lampe repart de NO, et le neutre reste branché directement.

L’entrée est active à l’état bas

Sur ce module, c’est un niveau bas qui colle le relais : une entrée laissée en l’air ou mise à 5 V laisse la voie au repos. Cela a deux conséquences pratiques.

• Au démarrage, commencez par écrire l’état de repos. Avant pinMode(), une broche est en entrée haute impédance et peut faire coller un relais pendant quelques millisecondes. Le réflexe est d’appeler digitalWrite(broche, HIGH) juste avant de la passer en sortie, comme dans le programme ci-dessous.
• Si vos relais font l’inverse de ce que vous attendez, votre exemplaire est en logique active haute : échangez LOW et HIGH dans les constantes ACTIF et REPOS. Aucun composant n’est en cause.

Le cavalier d’alimentation VCC / JD-VCC

Le module porte un petit connecteur à trois broches, fermé d’origine par un cavalier, qui choisit d’où viennent les bobines :

• Cavalier en place (réglage d’usine) — les bobines sont alimentées par le VCC venu de l’Arduino, et les masses sont communes. Simple, et suffisant dans la plupart des montages de bureau : dans ce cas l’isolation du circuit de puissance reste assurée, mais celle entre commande et bobine ne l’est plus.
• Cavalier retiré — vous alimentez la broche JD-VCC par une alimentation 5 V séparée, ce qui rétablit une isolation complète entre la commande et la puissance. Ne retirez jamais le cavalier sans alimenter JD-VCC : dans ce cas les relais ne collent plus du tout.

Autre raison de retirer le cavalier : quatre bobines 5 V appelées en même temps tirent bien plus de courant qu’un régulateur d’Arduino ne peut fournir sans chauffer. Dès que les quatre voies peuvent coller ensemble, alimentez le module par une alimentation 5 V séparée, capable de fournir le courant des quatre bobines.

Applications

• Éclairage automatique — quatre zones commandées par un détecteur, ou depuis le programme.
• Arrosage et pompage — une électrovanne ou une pompe, mise en marche à heure fixe.
• Ventilation et chauffage — asservir un ventilateur à une mesure de température.
• Domotique — piloter un appareil existant sans le modifier, en coupant simplement son alimentation.
• Projets à moteurs — démarrer ou arrêter un moteur, une pompe ou un compresseur commandé en tout ou rien.
• Sécurité et alarme — couper une alimentation sur détection, ouvrir un portail, déclencher une lampe témoin.
• Atelier et machines — commander l’aspiration ou l’arrosage d’une machine à commande numérique.

Mini-projet : tester les quatre voies une par une

Le montage tient en cinq fils et permet de vérifier le module, le brochage et le sens de commande en une minute. Chaque voie se colle ensuite à tour de rôle, une seconde chacune.

Ce qu’il faut

Le câblage

Le programme

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

/*
 * Module 4 relais 5 V - test des quatre voies
 * Carte : Arduino Uno R3
 * Cablage : IN1 a D4, IN2 a D5, IN3 a D6, IN4 a D7, VCC a 5V, GND a GND
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */

const byte NOMBRE = 4;
const byte BROCHE[4] = { 4, 5, 6, 7 };   // entrees IN1 a IN4 du module
const byte ACTIF = LOW;                  // niveau bas = relais colle
const byte REPOS = HIGH;                 // niveau haut = relais au repos

void setup() {
  // Ecrire l'etat de repos AVANT de passer la broche en sortie :
  // une broche flottante peut coller un relais a la mise sous tension.
  for (byte i = 0; i != NOMBRE; i++) {
    digitalWrite(BROCHE[i], REPOS);
    pinMode(BROCHE[i], OUTPUT);
  }

  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Test du module 4 relais");
}

void loop() {
  // Les quatre voies sont activees l'une apres l'autre, une seconde chacune.
  for (byte i = 0; i != NOMBRE; i++) {
    digitalWrite(BROCHE[i], ACTIF);
    Serial.print("Voie ");
    Serial.print(i + 1);
    Serial.println(" activee");
    delay(1000);
    digitalWrite(BROCHE[i], REPOS);
  }

  Serial.println("Fin du cycle, pause de 3 secondes");
  delay(3000);
}

Comment ça marche

• Le tableau BROCHE associe chaque entrée du module à une broche de l’Arduino. Pour changer de câblage, une seule ligne suffit : il n’y a pas quatre blocs de code à recopier.
• La boucle for parcourt les quatre voies à l’index près. Elle s’arrête sur i != NOMBRE, ce qui évite de compter en dur et fonctionne pour n’importe quel nombre de voies.
• La voie 1 est câblée sur le ventilateur : c’est le seul moyen d’entendre le relais coller, plutôt que de se fier au petit clic du boîtier ou à la LED.
• Le ventilateur est alimenté par sa propre source, pas par la sortie 5 V de l’Arduino : le relais ne fait que couper son fil d’alimentation.

Points d’attention

• Un relais ne se règle pas en puissance. Une sortie de relais est tout ou rien : pas de variation d’intensité, pas de PWM. Pour régler une vitesse de moteur ou une luminosité, il faut un transistor ou un module à relais statique.
• Ne commutez jamais un moteur par la sortie 5 V de l’Arduino. Le relais remplace un interrupteur : il doit couper le fil d’alimentation de la charge, jamais faire passer le courant par la carte.
• En courant continu, restez prudent. Couper un arc électrique en continu est plus difficile qu’en alternatif, où l’arc s’éteint naturellement à chaque alternance. Si votre charge est alimentée en continu, tenez-vous largement en dessous du pouvoir de coupure marqué sur le boîtier.
• Un relais mécanique s’use. Il est fait pour des commutations espacées, pas pour un clignotement permanent. Pour une commande rapide, répétée ou silencieuse, un relais statique est le bon choix.
• Le secteur se manipule hors tension. Coupez le disjoncteur avant d’intervenir, ne travaillez jamais sur le circuit de puissance sous tension, et enfermez le module et ses bornes dans un boîtier isolant. Si vous n’avez jamais câblé du secteur, faites-vous accompagner, ou restez sur une charge en basse tension : tout le reste de cette page fonctionne à l’identique.

Questions fréquentes

Puis-je alimenter le module directement par l’Arduino ?

Pour une ou deux voies, oui sans difficulté. Pour les quatre en même temps, mieux vaut une alimentation 5 V séparée : quatre bobines appelées ensemble font travailler le régulateur de la carte au-delà de ce qu’il supporte confortablement, avec des réinitialisations inexpliquées à la clé.

Pourquoi mon montage redémarre-t-il quand un relais colle ?

C’est la signature d’une alimentation trop juste, ou d’un fil de masse trop fin reliant le module à la carte. Alimentez les bobines par une source dédiée et gardez une masse commune solide entre le module et l’Arduino.

Le module consomme-t-il du courant au repos ?

Oui, un peu d’électronique de commande, mais rien de comparable avec une bobine collée. Sur un montage alimenté par batterie, il est en revanche préférable de relayer ce module par un étage qui coupe complètement l’alimentation quand le projet dort.

Peut-on commander une charge en 230 V ?

Oui, c’est fait pour cela, à condition de respecter le pouvoir de coupure pour une charge résistive, d’interrompre un seul conducteur, et de tout enfermer dans un boîtier isolant. Un moteur du secteur, lui, consomme au démarrage bien plus que sa plaque ne l’annonce : prévoyez la marge, ou passez par un relais statique.

À combiner avec

Pour une seule voie, le Module 1 relais 5v suffit et occupe moins de place. Si vos projets grandissent, le Module 8 relais 5v reprend exactement le même principe avec huit voies. Et si un relais venait à fatiguer, il se remplace : ce sont des relais 5 V courants.

Pour un montage complet, ajoutez le déclencheur et l’affichage : un capteur de mouvement infrarouge PIR pour allumer sur passage, un capteur de température LM35 pour démarrer un ventilateur au seuil que vous choisissez, et un afficheur LCD 16 par 2 I2C pour montrer l’état des quatre voies.

Si vous partez de zéro, le KIT Starter contient déjà la carte, les fils et la plaque d’essai : il ne manque que ce module pour passer de la LED à la vraie commande.