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  1. 2011.05.26 반도체 릴레이(SSR)와 아두이노로 220V 가전기기 제어하기(전등 깜빡이) (25)
손바닥컴퓨터들2011.05.26 19:52
릴레이로 가전기기 제어하기

아두이노로 LED를 제어하여 ON/OFF 제어를 해보신 분들이라면 주변에서 널리 사용되고 있는 가전기기들도 ON/OFF 제어를 해보고 싶은 마음이 드실 겁니다. 이때 사용되는 전자부품으로 릴레이(Relay) 입니다.  보통 릴레이라고 하면 코일이 감겨진 전자석에 제어 전류를 흘려주면 그 자력으로 스위치의 접점부가 ON/OFF 되도록 설계된 기계식 릴레이가 많이 사용되고 있습니다.


사진.코일형 릴레이


조금? 다른 릴레이 SSR


오늘 실험에선 보통의 릴레이와 동일한 기능을 해주지만 좀더 사용하기 쉬운 SSR이라는 재밌는 전자부품을 사용하였습니다.
반도체 기술의 발달로 기계식 코일내장형 릴레이의 기능을 반도체 소자로 대체한 것이 SSR(Solid State Relay; 무접적 반도체 릴레이)입니다.  상대적으로 좀더 비싼편이지만 사용의 편리성과 안정된 성능으로 전기회로에 익숙치 않은분들이 가전기기의 제어용 릴레이로 사용하시기 좋은 부품입니다.

하지만, SSR도 용도별로 수많은 종류의 제품이 있어서 고르기가 쉽지만은 않습니다.
본 글에서는 4~32V의 직류 전원으로 240V 15A 까지의 교류 부하를 제어할 수 있으며, 납땜 작업 없이도 전선을 체결할 수 있는 볼트 결합단자가 제공되고, 보호 커버까지 장착된 SSR 제품을 선정하여 사용하였습니다.

 

사진. SSR 저전압(4~32V) 직류로 고전압 교류(240VAC) 부하를 제어하는 제품예

시중엔 이 제품보다 저렴한 제품이 많이 있지만, 일단은 사용하기 쉽고 편리한 제품의 사용을 추천드립니다.

SSR 의 특징
 .기계식 접점이 없으므로 접촉시 발생되는 노이즈가 없고 내구성이 우수합니다.
 .제품에 따라 매우 낮은 전압(가령 4~32V 직류)로 제어 할 수 있습니다.
 .코일형에 비해 상대적으로 매우 작은 전류만 소모합니다.
 .부하측 회로와 제어회로와의 우수한 절연성


릴레이 구동 회로

기계식 접촉식 릴레이를 사용할 경우 코일에 의한 역기전력이나 구동전류의 고려가 필요해지므로 제어측  회로가 좀더 복잡해집니다.  SSR의 경우 보통 입력신호측과 부하측이 전기적으로는 절연되어있고 광신호만 전달되므로 코일에 의한 역기전력이나 부하측과의 전기 절연에대해 고려할 점이 적어 회로가 매우 간단해 집니다.  6V건전지로 구동되는 스위치를 연결하거나 아두이노 같은 마이크로 콘트롤러의 디지탈 출력단자(5V출력)를 그대로 직결할 수 있습니다.


그림1. SSR로 전등 제어하는 초간단 회로도

주의 사항.
본 회로는 저전력 소모용 가전기기나 전등의 제어를 위한 것이며, 고전력 및 코일형 기기를 제어하는 경우 부가적인 안정화 회로가 필요할 수 있으며 고전류 구동시 방열을 위해 SSR의 밑면을 히트싱크(방열판)에 결합하여 사용해야 합니다. 또한, 전원 플러그와 소켓에는 안전을 위해 접지선까지 연결해 주실 것을 당부드립니다.


실험1. 6V건전지와 스위치로 220V 전등 ON/OFF하기

소개해 드렸듯이 입력측에 4~32V의 직류전압을 가하면 릴레이가 연결되고 교류회로가 작동되게 됩니다.  랜턴에 많이 사용되는 6V 건전지로 전등을 제어해 보는 장면입니다. 가장 단순한 회로의 예입니다.



실험2. 아두이노로 220V 전등 ON/OFF 제어하기

아두이노를 통한 제어도 원리상 동일합니다.  아두이노의 디지탈 출력핀에 High를 출력하면,  약 5V 전압이 출력됩니다. 그대로 SSR의 입력측에 연결해주면 LED를 ON/OFF하듯이 220V 전등이 ON/OFF 되게 됩니다.




너무 간단하죠 ^^.
하지만 220V는 간단치 않습니다. 잘못 만지면 크게 다치거나 돌아가실 수 있으니 주의해서 다뤄야합니다.
아래의 구성 예는 참고만 하시고, 스스로 충분히 안전에대한 준비가 되셨을때 스스로 충분히 검증을 하신 후 시도하시기 바랍니다.


주의사항 및 경고. 
본 글의 내용은 오류가 있을 수 있으며, 초보자들이 실습을 하기위해 필요한 모든 사전지식을 포함하고 있지 않습니다.
220V 교류 전원을 부주의하게 다루면 크게 다치거나 생명을 잃을 수 있습니다.  적절한 경험과 사전지식을 탐구한 이후에 주의하여 시도하시기 바랍니다.  여러분이 행한 실험에 대하여 저자는 어떠한 책임도 질 수 없습니다.


릴레이로 제어되는 콘센트 플러그 세트 만들기

이하, 위의 동영상에서 사용된 릴레이로 제어되는 콘센트 플러그를 만드는 방법을 소개해 드립니다.


1단계. 기본 재료:

플러그 암수 세트, SSR, 규격에 맞는 압착단자, 교류220V용 케이블(1.5mm 이상)

도구: 니퍼와 플라이어(뺀찌), 드라이버


플러그 부분에 부하선을 결합해 줍니다.


전선이 빠지지 않도록 매듭을 묶어주면 빠지지 않게됩니다. (매듭은 속에있어서 안보여요;;)


전용 압착단자를 이용하면 편리합니다.



플라이어로 꽉 눌러줘야 합니다.


암플러그 쪽에도 전선을 결합니다.


전선빠질 공간을 칼로 깍아냈습니다.


보통 잘라낼 수 있도록 미리 공간이 마련되어 있습니다.


이렇게 연결할까나~


요렇게 연결해 주시면 볼트가 풀려도 전선이 빠져나가는 사고는 미연에 방지할 수 있겠죠?!


회로도 보시면 어떻게 연결되는지 쉽게 아실 수 있으시죠?


건전지로 구동되는 아두이노라도 Okay입니다.


아답터 전원도 물론 좋구요


완성된 상태 여러장면들...


관련 제품 링크
 .무접접 반도체 릴레이 SSR
 .아두이노 Arduino
 .450/750V 기기배선용 절연선
 .전원플러그 220V형
 .전원 콘센트 1구형


추가 정보
아트로봇샵에서 취급중인 기계식 릴레이E형(링크) 제품의 사용법을 궁굼해하시는 분들이 계셔서 연결 예시 이미지를 추가로 올려봅니다.  예제에서는 12V전원에서 구동되는 모터를 아두이노에서 제어하기 위해서 릴레이E형과 아두이노를 연결한 모습입니다.



추가안내 사항.  2014.8.23일

전기기사님께서 댓글로 알려주신 정보입니다.  제가 예제소개시 사용한 전선의 색상(녹색)이 적절한 선택이 아니었던것 같습니다.  녹색 전선은 전기공사시 접지용도로 사용되어야하는 규칙이 있다고 하네요.  전기배선함이나  전등 스위치 단자를 열어보면 검정색선을 보통 사용하는것을 봤는데  나름대로 규칙이 있는것 같습니다. 이런 사항도 파악하셔서 꼭 지켜주시는것이 좋을것 같습니다.  좋은 정보 알려주신 익명의 전기기사님께 감사드립니다!!!

참고로 저전압을 사용하는 전자회로에서는 검정색은 GND 접지선으로 보통 사용됩니다.  고압을 사용하는 전기선과 서로 많이 다르네요 TT    이와 관련하여 어떤 역사적 스토리가 존재하는지 궁굼해집니다....   




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Posted by 로보밥 로보밥

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  1. 곰털깎이

    우와 정말 많은 도움이 되요 ㅋㅋㅋ 감사합니다 ㅎㅎ 혹시 저런 연결선들 어디서 구입하는지 알 수 있을까요? ㅎㅎ

    2011.11.09 17:11 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 안녕하세요
      어떤 연결선이 필요하신지요?
      위에서 사용된 부품들은 모두 아트로봇샵에서 이용가능하십니다. http://artrobot.co.kr

      2011.11.11 16:21 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  2. 친절하고 상세한 설명 깊이 감사합니다.

    아두이노 pwm으로 밝기 조절도 되나요?
    안된다면 pwm으로 밝기 조절하려면 어떻게 해야합니까?

    2011.11.27 19:57 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 모터의경우 속도조정하여 사용하시는 분도 계십니다만,전등의경우엔 조명의 종류에 따라 달라지겠네요.
      저도 밝기제어는 안해봐서 확실히는 모르겠습니다만, 형광등은 안될것같고요,,, 백열전등의 경우 60Hz 주기로 밝기 변화가 있을텐데요 주파수만 적절히 선택하시면 PWM파형으로 제어하시면 밝기 변화가 가능할겁니다. 자세한건 저도 경험이 없어 모르겠습니다. 직접 시도해보시죠!! ^^.

      2011.11.29 18:38 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  3. 마사루김

    상세한 설명 정밀 감사합니다~!!

    2012.09.03 12:10 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  4. 서덕기

    릴레이를 찾다가 글을 보게되었네요.^^ 잘 보았습니다.

    2013.02.18 18:07 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  5. 김창환

    압착단자를 뺀치로 찝으면 나중에 위험할수 있읍니다. 선이 빠집니다.
    전용압착기로 찍으세요

    2013.04.17 20:16 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  6. 얌전한호랑이

    안녕하세요 친절한글 너무 잘 보고 있습니다...다름이 아니고 말씀하신 예제 중 주의사항부분에 대해 좀 더 자세하게 알고 싶어서요 방열판은 그냥 사서 아래쪽에 깔면되니 큰 문제는 없을거 같은데

    고전력 및 코일형 기기를 제어하는 경우 부가적인 안정화 회로가 필요할 수 있으며

    이부분에서 말씀하시는 고전력은 어느정도를 말씀하시는건가 수치적인 데이터가 궁금해서요...
    접지선을 연결하라고 말씀하신건 어떤식으로 접지를 해야 하는건지도 초보인 저로서는 궁금해지네요....
    주의사항이라고 적어놓으셔서 그냥 지나치기에는 좀 맘에 걸려서요...ㅠㅠ

    아그리고 아트로봇 사이트에 관련 제품이 ssr빼고는 없어졌던데...아쉽네요...ㅠㅠ

    2013.04.18 11:54 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 어느정도라 말씀드릴수 없고요, 전력이 커질수록 열이 그만큼 많이날수있습니다. 20~60W 전구 하나정도는 그냥 켜도 무방한것 같습니다.

      접지선에 대한 지식이 없으신경우 공부하시고 실습하시기 바랍니다.
      220V는 잘못하시면 크게 다칠수있습니다 ^^;;

      2013.04.26 17:11 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  7. 박지헤

    과학쟁이 박지헤fgghvg
    이거 로봇아니에요 무슨로봇
    조종기 같은거있는데...........그리고 참신기 하내요.
    남자맜죠

    2013.04.19 20:34 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  8. 구매인

    감사 합니다

    2013.05.24 03:02 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  9. 누설전류

    관리자의 승인을 기다리고 있는 댓글입니다

    2013.06.24 15:05 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 저전력기기의 경우엔 릴레이를 저전력용으로 선택해주셔야 합니다. 이런 경우엔 일반 기계식 코일 릴레이가 더 적절할 수도 있습니다.

      2013.07.01 11:03 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  10. 0000

    정말 감사합니다..

    근데 궁굼한점이 있는데 컴퓨터를 연결해서 온,오프 하고싶은데 어떻게 해줘야하나요?

    2013.09.28 23:27 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  11. 비밀댓글입니다

    2014.01.06 19:34 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 좋은 정보 감사합니다!
      전기 전문가가 아니어서 전혀 모르던 사항이었네요
      안그래도 배전기함을 열어봤는데 전자회로에서 사용하는 상식과는 완전히 다르더군요 전자회로에선 검정 GND, 적색 5V 이런식입니다만 전기에서는 검정이 부하선으로 사용되는등 많이다른것을 봤습니다. 최근 전기작업 선로 색상 규칙을 찾아봤는데 아직 제대로 소개한 자료를 못찾았습니다. 전기기사 책을 봐야하나요???? 다시한번 찾아봐야겠습니다. ^^.

      2014.08.23 22:06 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  12. 연결선들 구할 수 없나요?

    2014.02.02 16:51 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  13. 열정맨

    저기에다가 전류센서를 병렬로 연결할건데요, 이럴땐그냥 점퍼선으로 구현해도될까요?
    그리고 병렬로 연결하는게 당연히 맞겠죠?

    2014.03.15 22:28 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  14. 박민수

    위에 제품에서 아듀이노를 ATmega로 바꿔서 사용하려고합니다..만 제품 관련해서 재료가 릴레이기 뺴고 URL이 없다고 나오네요..한꺼번에 구입 할 수 있는 방법이 없을까요? 졸업 작품 때문에 급하거든요 ㅠㅠ

    혹시 도움주실 수 있을까요

    2014.09.02 08:22 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  15. 비밀댓글입니다

    2014.09.17 20:18 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  16. 비밀댓글입니다

    2014.09.19 14:30 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  17. 김종훈

    저도 한번 구성해 보고 싶어서 재료들을 다 구매하였는데 코드를 몰라서 구현이 안되네요...
    죄송한데 코드를 좀 받을 수 있을까요? 꼭 한번 구현해 보고 싶어서 부탁드립니다. pulnpp@nate.com

    2014.09.26 10:32 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 아두이노 SW에 기본예제로 제공되는 LED 켜고 끄는 예제를 사용하시면 됩니다. 아두이노 실습킷이나 교재로 기초실습을 해보시면 코드는 쉽게 이해하실수 있습니다.

      2014.09.30 00:34 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  18. 대학생

    안녕하세요, 궁금한 글이 있어 이렇게 질문 드립니다.
    비슷한 원리로 선풍기 세기 제어를 하려고 합니다.

    거리 센서를 이용하여 PWM으로 거리에 따라 세기 조절이 가능한가요?
    아니면 추가적으로 Ex 모터드라이버같은 부품을 연동해야 하나요?
    답변 부탁드립니다.

    2014.11.06 00:17 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  19. 최승훈

    220V교류 케이블은 어디서 구하나요? 아트로봇에는 없는거 같고 이제... 콘센트 암수에 케이블선 연결을 어떻게 하는지 자세히 말해주실 수 있나요?

    2014.11.27 14:16 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]