リレーモジュールとESP32で電源のオンオフ制御
この記事ではリレーモジュールとESP32で、電源のオンオフ制御をする方法を学びます。リレーモジュールが扱えるようになると、家電製品のようなAC100V電源のオンオフが可能になります。ESP32を使えば、スマートプラグのような家電製品のIoT化も可能です（ただしヒーターやコタツなどの電熱器は、火災の危険があるので繋ぐのはNGです）。
つかうもの
この記事でつかうものをご紹介いたします。
リレーモジュール
5個セットで格安なこちらのリレーモジュールを使いました。
リレーモジュールのスペック・仕様
| 項目 | 値 |
|---|---|
| 制御信号 | TTL |
| トリガー電流 | 5mA |
| 動作電圧 | 5V |
| 最大負荷 | AC 250V/10A、DC30V/10A |
| 最大スイッチ電圧 | 250VAC、30V |
| トリガー電圧 | 0-1.5V（Low）または 3-5V（High） |
ArduinoやESP32、Raspberry Piなどでこのリレーモジュールをつかう場合は、トリガー電圧は3.3V〜5VになりますのでジャンパピンをH側にセットしておきます。
ESP32
WayinTopさんから販売されているESP32を使用しました。技適マークも刻印されていますので、安心して国内で使えます。GPIOの役割図は 商品ページ に詳しく掲載されていますのでご参考ください。
▼ WiFiやBluetooth接続が必要なければ、他のArduinoでも構いません。こちらの記事で色々な種類のArduinoをご紹介していますので、ご参考になさってみてください。
その他
また、ブレッドボードやジャンプワイヤもあると便利です。
リレーモジュールの使い方
ラズパイとリレーモジュールの記事でリレーモジュールの使い方を詳しく解説していますので、ここではサラッと触れておきます。
リレーモジュールには普通、下図のように6つの端子があります。
それぞれの役割は次の通りです。
| 端子 | 意味 | 説明 |
|---|---|---|
| COM | コモン | 共通の端子 |
| NO | ノーマリーオープン | リレーコイルに電流が流れていない時にCOMとの間が開いている |
| NC | ノーマリークローズ | リレーコイルに電流が流れていない時にCOMとの間が閉じている |
| IN | トリガー | Highの入力信号を与えればリレーコイルが動作する |
| DC- | リレーコイルの電源 | GND |
| DC+ | リレーコイルの電源 | 5V |
上図の左側に制御したい機器をつなぎます。右側にはリレーコイル用の5V電源をつないで、マイコンボードのGPIOピンでIN端子を制御します。上図では、制御信号をSW（スイッチ）として表現しています。
リレーコイルを通電させた時の消費電流を測定してみると、5Vで70mA程度でした。
ESP32とリレーモジュールの配線
実際にESP32とリレーモジュールを配線してみた方が分かりやすいでしょう。リレーモジュールの使い方があいまいな方は、いきなり家電などのAC100Vを接続しないようにしてください。配線間違いを起こして機材が壊れる可能性がありますし、危険です。
ここではLEDを使って、ESP32内蔵の5V電源で動かしてみることにします。
ESP32とリレーモジュールの配線図
「ウインカー風Lチカ」するプログラム（ソースコード）
次のソースコードは、一定間隔でリレーモジュールをオンオフするだけのシンプルなプログラムです。
/**
* @date 2022-11-24
* @author Toshihiko Arai
* @copyright https://101010.fun
* @brief ESP32とリレーモジュールを使って、ウインカー風にLチカするプログラム
*/
#include <Arduino.h>
/**
* @brief Relay <--> ESP32 の配線
* DC+ <--> 5V
* DC- <--> GND
* IN <--> GPIO14
* COM <--> 330Ω--LED--5V
* NO <--> GND
*/
#define TRG_PIN 14
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(TRG_PIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(TRG_PIN, HIGH);
delay(350);
digitalWrite(TRG_PIN, LOW);
delay(350);
}
実際にESP32とリレーモジュールを配線して、上記のプログラムを実行した様子を動画でツイートしましたのでご覧ください。
リレーモジュールとESP32で「ウインカー風Lチカ」です🚘
— アラギ (@tosisico) November 24, 2022
プログラムはなんてことないんですが、リレーモジュールの配線が混乱しやすく、いきなりAC100Vとかつなぐと大怪我するので😅まずはスモールスタートです💡 pic.twitter.com/KCzEkRx2w1
リレーのオンオフされる音が、ウインカーにそっくりなんですよね。実際に、昔のウインカーはリレーで動かしていたため、あのような音になっていたそうです。今では電子制御らしく、わざわざスピーカーでウインカー音を鳴らしているのだとか。それにしてもウインカーの音ってなぜか心地よいですよね^^
リレーモジュールの応用として、電磁弁をオンオフして水道の止水制御をやってみました！興味ある方はこちらの記事もご参考ください。
