ラズパイとリレーモジュール

この記事では、リレーモジュールをRaspberry Piで制御する方法を解説していく。 リレーモジュールはWayinTopの「JQC-3FF-S-Z」リレーを搭載したものを使用した。

リレーモジュールが使えるようになれば、家電製品のIoT化ができるようになるだろう。ただし、いきなりAC100Vを扱うのは大変危険なので、ここでは豆電球を使ってリレーモジュールの解説をしていく。

今回使用したリレーモジュールは、フォトカプラをドライブすることでリレーのスイッチが切り替わるようになっている。

WayinTop リレーモジュール 1チャンネル DC 5V 高低レベル トリガー 継電器モジュール開発ボード フォトカプラ付き Arduino対応 Raspberry Pi対応 3個入り
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作動電圧:5V;最大荷重:AC 250V / 10A、DC 30V / 10A;こちらのモジュールを使って120-240Vの電源に切り替えて、開発ボードでリレーを制御します。SMDフォトカプラを採用:絶縁回路はリレースイッチ電流によってI / Oポートの損傷を防ぎます。トリガー電流は5mAです。

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また、本記事ではRaspberry Pi zero WHを使用した。

Raspberry Pi Zero W - ヘッダー ハンダ付け済み - ラズベリー・パイ ゼロ W ワイヤレス
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ラズパイなしでリレーモジュールを動かしてみよう

リレーを動かしてみよう!

まずはリレーモジュールをラズパイなしで動かしてみよう。どういった仕組みでリレーが動作するのかイメージをつかむのが目的だ。図のように配線を組んで、リレーを動かした。

リレーモジュールの配線図
リレーモジュールの配線図

  • スイッチを通じてプラス5Vを、リレーモジュールのINへ繋ぐ。
  • DCマイナスは電源のマイナス端子へ繋ぐ。
  • DCプラスは直接プラス5Vを繋ぐ。

スイッチのオンオフを切り替えてみよう。スイッチを切り替えるたびに、ウィンカーみたいなカチカチ音が聞こえただろうか?これはリレーのスイッチが切り替わる音。つまり正しく制御できている。次はこの回路に豆電球を取り付けて光らせてみよう。

豆電球をリレーで光らせよう!

次に豆電球を用意してリレーで光らせてみよう。図のように電池と豆電球をリレーモジュールに繋ぐ。

豆電球とリレーモジュールの配線図
豆電球とリレーモジュールの配線図

COMとNOに豆電球を繋ぐと、スイッチをオンにすると光り、スイッチをオフにすると消える。スイッチをオンにすることで、リレーモジュールのCOMとNOが導通するからだ。

今度は、COMとNCに豆電球を繋ぎ変えてみよう。スイッチをオンにすると豆電球が消え、スイッチをオフにすると光るようになる。

  • COM(コモン)共通の端子
  • NO(ノーマリーオープン)は、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)は、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

ラズパイでリレーモジュールを動かしてみよう

トリガーの仕様

今回使用したリレーモジュールのトリガー(IN)へ流す電流は5mAあればよく、また電圧は3〜5Vの範囲で動かせるようになっている。ラズパイのGPIOは1つあたり10mA程度、全体で30mA程度流すことができ、また電圧は3.3V出力なので、直接リレーモジュールのトリガーに繋いだ。ちなみに、リレーモジュールのジャンパピンをLow側にすると、トリガー電圧を0〜1.5Vに変更できるようだ。

ラズパイとリレーモジュールの配線

図のようにラズパイとリレーモジュールの配線してみた。

ラズパイとリレーモジュールの配線図
ラズパイとリレーモジュールの配線図

豆電球をリレーモジュールで点滅させるPythonプログラム

豆電球をリレーモジュールで点滅させるPythonプログラムがこちら。車のウインカーと同じような速さでスイッチがオンオフする。

import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep

RELAY_PIN = 17

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(RELAY_PIN, GPIO.OUT)


while True:
    GPIO.output(RELAY_PIN, True)
    sleep(0.35)
    GPIO.output(RELAY_PIN, False)
    sleep(0.35)

リレーモジュールで豆電球を光らすことができれば、AC100Vのコンセントも同じ要領で制御することができる。ただし、くれぐれも事故がないよう扱いには十分注意しよう。

この記事で使った関連製品はこちら

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