릴레이 배선도: 코일과 COM·NO·NC 단자 연결 방법

릴레이 배선도에는 두 회로가 표시됩니다. 코일 측은 저전압 신호와 트랜지스터 구동 회로로 릴레이를 제어합니다. 접점 측은 퓨즈를 거친 전원을 공통 단자에 연결하고, 부하를 평상시 열림 또는 닫힘 접점에 연결합니다.

이 가이드에서는 아두이노 우노로 SRD-05VDC-SL-C 릴레이를 제어해 상용 전원 램프를 개폐하는 예시부터 살펴본 뒤, 릴레이 유형에 따른 배선 차이를 설명합니다.

다음 내용을 다룹니다:

• 각 릴레이 단자에 연결할 배선
• 코일 구동 회로, 플라이백 다이오드, 접점 배선
• 상용 전원 부하를 안전하게 연결하는 순서
• 단극 단투·단극 쌍투·쌍극 단투·쌍극 쌍투·무접점 릴레이의 배선
• 릴레이 모듈과 자동차용 릴레이 배선

그림: 아두이노가 트랜지스터를 통해 코일을 구동하는 릴레이 배선도

릴레이 배선도: 각 단자에는 어떤 배선을 연결하나요?

SRD-05VDC-SL-C와 같은 5핀 릴레이에는 코일 단자 두 개와 접점 단자 세 개가 있습니다. 코일은 저전압 구동 회로에, COM·NO·NC는 부하 회로에 연결합니다.

단자는 다음과 같이 연결하십시오:

• 코일 단자: 한쪽은 코일 전원의 양극에 연결합니다. 5 V 릴레이에서는 +5 V입니다. 다른 쪽은 NPN 구동 트랜지스터의 컬렉터에 연결합니다. 단순 코일에는 극성이 없습니다.
• 공통 단자(COM): 부하 회로의 전원 측에 연결합니다. 교류 부하는 퓨즈를 거친 활선, 직류 부하는 퓨즈를 거친 양극에 연결하십시오.
• 평상시 열림 접점(NO): 코일에 전원이 공급될 때만 켜져야 하는 부하를 연결합니다.
• 평상시 닫힘 접점(NC): 코일에 전원이 공급되기 전까지 켜져 있어야 하는 부하를 연결합니다.

표시가 없는 릴레이의 핀은 코일 전원을 끈 상태에서 멀티미터로 확인하십시오. COM과 NC 사이는 도통하고 COM과 NO 사이는 개방 상태입니다. 5 V SRD 릴레이의 코일 저항은 약 70 Ω입니다.

릴레이 기호 가이드에서 각 단자를 회로도에 표시하는 방법을 확인할 수 있습니다.

아두이노 릴레이 배선도: 우노, 5 V 릴레이, 상용 전원 램프

기본 회로는 아두이노 D7 핀으로 NPN 트랜지스터를 통해 SRD-05VDC-SL-C 코일을 구동하고, COM과 NO 단자로 상용 전원 램프를 개폐합니다.

그림: 아두이노 우노, NPN 구동 트랜지스터, 플라이백 다이오드, 퓨즈, 상용 전원 램프를 포함한 릴레이 배선도

릴레이 배선 설계를 완성된 조립 기판으로 제작하십시오

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• 릴레이 배선을 확정했다면 회로를 맞춤형 조립 기판으로 구현하십시오.
• JLCPCB는 릴레이, 구동 부품, 다이오드, 저항, 커넥터 등을 기판에 조립해 검증된 회로 설계를 완성된 조립 기판으로 제작할 수 있습니다.

릴레이 코일 배선: 트랜지스터, 플라이백 다이오드, 전원

코일 측에는 세 부품이 필요합니다. NPN 트랜지스터가 코일 전류를 흘리고, 베이스 저항이 구동 전류를 정하며, 플라이백 다이오드가 차단 시 전압 스파이크를 억제합니다.

아두이노 핀으로 릴레이를 구동할 때 트랜지스터가 필요한 이유

SRD-05VDC-SL-C 코일은 5 V를 70 Ω에 인가하면 71.4 mA를 소비합니다. 아두이노 우노 R3의 핀당 정격은 20 mA이며, ATmega328P의 절대 최대값은 40 mA입니다. 우노 R4의 핀당 정격은 8 mA입니다.

코일을 핀에 직접 연결하면 이 한계를 초과해 핀이 영구 손상될 수 있습니다. NPN 트랜지스터를 로우사이드 스위치로 쓰면 트랜지스터가 코일 전류를 담당하고 아두이노 핀은 베이스 전류만 공급합니다.

릴레이 구동용 베이스 저항 계산

코일의 전체 전류에서 트랜지스터가 포화되도록 베이스 저항을 정하십시오.

1. 베이스 전류 계산: (5 V − 0.7 V) / 1 kΩ ≈ 4.3 mA입니다.
2. 강제 전류 이득 계산: 71.4 mA / 4.3 mA ≈ 17입니다. 이 전류에서 S8050이나 2N2222의 최소 전류 이득보다 충분히 낮으므로 트랜지스터가 포화됩니다.
3. 핀 부하 확인: 4.3 mA는 우노 R4 핀의 8 mA 정격과 우노 R3 핀의 20 mA 정격 이내입니다.

3.3 V 기판에서는 같은 1 kΩ 저항으로 약 2.6 mA의 베이스 전류가 흐르며, 코일 전류 71.4 mA에서도 트랜지스터가 포화됩니다. 5 V 코일에는 별도로 5 V 전원이 필요합니다.

릴레이 코일 양단의 플라이백 다이오드 방향

다이오드를 코일 양단에 직접 연결하십시오. 띠가 표시된 캐소드는 +5 V 측에, 애노드는 트랜지스터 컬렉터에 연결합니다.

트랜지스터가 꺼져도 코일에 저장된 에너지 때문에 전류가 계속 흐르려 합니다. 다이오드가 없으면 컬렉터 전압이 급상승해 컬렉터-이미터 정격을 넘을 수 있습니다. 다이오드가 있으면 전류가 다이오드와 코일을 순환하며 줄어듭니다.

다이오드를 반대로 달면 릴레이가 켜질 때마다 +5 V에서 포화된 트랜지스터를 거쳐 접지로 전류가 흘러 코일 전원이 단락됩니다.

그림: 트랜지스터의 켜짐·꺼짐에 따른 코일 전류 경로와 다이오드 전류, 다이오드가 없을 때의 스파이크

릴레이 접점 배선: 교류 부하와 COM·NO·NC 연결

접점 측은 퓨즈를 거친 활선을 COM에 연결하고, 램프를 NO 또는 NC와 중성선 사이에 연결합니다. 중성선은 전원으로 직접 돌아가므로 릴레이는 활선만 개폐합니다.

그림: 램프를 NO 또는 NC에 연결했을 때의 배선과 동작 비교

• 평상시 꺼짐 부하의 NO 배선:제어기가 초기화되거나 전원을 잃었을 때 꺼져야 하는 히터, 펌프, 일반적인 조명 제어에는 NO를 사용하십시오.
• 평상시 켜짐 부하의 NC 배선:제어기가 끄기 전까지 작동해야 하는 환기 팬 등의 부하에는 NC를 사용하십시오. 나머지 회로는 그대로 두고 램프 배선만 NO에서 NC로 옮깁니다.

상용 전원 부하의 릴레이 배선 안전 수칙

120 V 또는 230 V 부하에서는 활선에 퓨즈를 설치하고 활선을 개폐하십시오. 부하 유형에 맞춰 접점 정격에 여유를 두고 상용 전원 배선을 분리해 함체로 보호합니다. 상용 전원 작업 자격이 없다면 인증된 밀폐형 릴레이 제품을 사용하십시오.

그림: 중성선을 개폐하는 잘못된 배선과, 활선에 퓨즈를 설치하고 활선을 개폐하는 올바른 배선 비교

• 활선을 개폐하십시오: 중성선만 끊으면 램프는 꺼져도 소켓에는 전압이 남아 있어 램프를 교체할 때 감전될 수 있습니다.
• 릴레이 입력 측 활선에 퓨즈를 설치하십시오: 부하와 전선 굵기에 맞춰 퓨즈를 선정하고, 릴레이 접점 정격을 넘지 않도록 하십시오.

릴레이 배선 순서

코일 측을 먼저 배선하고 시험한 뒤, 저전압 시험 부하로 접점 측을 확인하십시오. 상용 전원은 마지막에 연결합니다. 이 순서로 진행하면 상용 전압이 없는 상태에서 코일 문제와 접점 문제를 구분할 수 있습니다.

1. 모든 전원을 차단합니다: 아두이노와 상용 전원의 연결을 분리하십시오.
2. 구동 회로를 연결합니다: D7을 1 kΩ 저항을 거쳐 트랜지스터 베이스에 연결하고 이미터를 접지에 연결합니다.
3. 코일을 연결합니다: 코일 한쪽 단자는 +5 V, 다른 쪽은 컬렉터에 연결합니다.
4. 플라이백 다이오드를 연결합니다: 코일 양단에 연결하며 캐소드를 +5 V 측에 둡니다.
5. 코일 측을 시험합니다: D7을 매초 전환하는 스케치를 업로드하십시오. 전환할 때마다 릴레이 접점 소리가 나야 합니다.
6. 시험 부하를 연결합니다: 12 V 램프와 별도 전원을 COM과 NO를 통해 연결하고 램프가 릴레이에 따라 켜지고 꺼지는지 확인합니다.
7. 상용 전원 부하를 배선합니다: 상용 전원이 분리된 상태에서 퓨즈를 거친 활선을 COM에, NO를 램프에, 램프를 중성선에 연결한 뒤 함체를 닫으십시오.
8. 전원을 연결하고 확인합니다: 상용 전원을 연결하고 D7을 전환해 램프가 개폐되는지 확인합니다.

릴레이 유형별 배선도

유형이 달라도 기본 회로의 코일 구동 방식은 같습니다. 접점 묶음의 수와 부하 연결 방법이 달라집니다. 무접점 릴레이는 코일 대신 발광 다이오드 입력을 사용합니다.

단극 단투 릴레이도 기본 회로와 같은 방식으로 배선합니다. A형은 COM과 NO를, B형은 NO 대신 NC를 사용합니다. 쌍극 단투나 쌍극 쌍투 릴레이의 코일 전류가 예시와 다르면 베이스 저항을 다시 계산하십시오.

단극 쌍투 릴레이 배선도: 5핀 전환 연결

SRD-05VDC-SL-C는 단극 쌍투 릴레이이므로 기본 회로에서는 접점 단자 세 개 중 두 개를 사용합니다. NC에 두 번째 부하를 추가하면 두 부하를 번갈아 개폐할 수 있습니다. 코일이 꺼져 있을 때는 NC의 상태 표시 램프가, 켜져 있을 때는 NO의 주 램프가 켜집니다. 두 부하는 COM을 공유하므로 COM에 연결한 전원을 사용합니다.

그림: NC에 상태 표시 램프, NO에 주 램프를 연결한 단극 쌍투 릴레이 배선도

무접점 릴레이 배선도: 교류 부하용

직류 입력·교류 출력 무접점 릴레이는 코일 대신 발광 다이오드를 사용하므로 플라이백 다이오드가 필요하지 않습니다.

D7을 입력 +에, 접지를 입력 −에 연결하십시오. COM과 NO를 대신해 출력 단자 두 개를 퓨즈를 거친 활선에 직렬로 연결합니다. 데이터시트의 입력 전류가 제어 핀 정격 이내인지 확인하십시오. 정격보다 크다면 기본 회로의 트랜지스터 단으로 입력을 구동합니다.

• 꺼진 상태의 누설 전류: 교류 무접점 릴레이는 꺼져도 작은 전류가 흐릅니다. 예를 들어 오므론 G3NA 계열은 교류 200 V에서 최대 10 mA이며, 이 전류로 발광 다이오드 램프가 희미하게 켜질 수 있습니다.
• 발열: 같은 G3NA 계열의 도통 전압 강하는 최대 1.6 V입니다. 부하가 10 A이면 릴레이에서 약 16 W가 소모됩니다. 데이터시트 값을 확인하고 방열판에 장착하십시오.
• 교류 부하에만 사용: 트라이액이나 사이리스터 출력은 부하 전류가 영을 지날 때만 꺼지므로 직류 부하를 끌 수 없습니다. 직류 부하에는 직류 출력 무접점 릴레이를 사용하십시오.

그림: 아두이노 D7을 연결한 무접점 릴레이 배선도

릴레이 모듈 배선도

릴레이 모듈에는 기본 회로의 코일 측 부품인 트랜지스터, 베이스 저항, 플라이백 다이오드, 표시용 발광 다이오드가 있으며 광결합기가 포함되는 경우도 많습니다. 아두이노에는 핀 세 개를 연결하고 접점 측은 같은 방식으로 배선합니다.

그림: 아두이노 우노와 램프를 연결한 릴레이 모듈 배선도

자동차용 릴레이 배선도: 30·85·86·87·87a 단자

12 V 자동차용 릴레이는 COM·NO·NC 대신 DIN 72552의 단자 번호를 사용합니다. 표준 ISO 미니 릴레이에서 30은 공통 접점, 87은 평상시 열림, 87a는 평상시 닫힘 접점이며 85와 86은 코일입니다.

4핀 릴레이에는 87a가 없습니다. 대시보드 스위치로 12 V 램프를 개폐하려면 다음과 같이 연결하십시오:

• 배터리 양극을 퓨즈를 거쳐 30번 핀에 연결합니다.
• 87번 핀을 램프에 연결하고 램프의 다른 단자를 차체 접지에 연결합니다.
• 퓨즈를 거친 +12 V를 대시보드 스위치를 통해 86번 핀에 연결합니다.
• 85번 핀을 차체 접지에 연결합니다.

일부 릴레이는 코일 극성이 중요합니다. 본체 도면에 85와 86 사이의 다이오드가 표시되어 있으면 표시된 극성대로 연결하십시오. 보통 86은 양극, 85는 접지입니다. 다이오드를 반대로 연결하면 코일 전원을 직접 단락시키기 때문입니다. 억제 저항이 있거나 억제 소자가 없는 코일은 극성이 없습니다.

5 V 마이크로컨트롤러로 제어하려면 86을 퓨즈를 거친 +12 V에 연결하고, NPN 트랜지스터나 로직 레벨 모스펫으로 85를 접지에 연결하십시오. 소자는 데이터시트의 코일 전류에 맞춰 선정합니다. 다이오드가 내장되어 있지 않으면 85와 86 사이에 플라이백 다이오드를 달고 캐소드를 86에 연결하십시오. 12 V 전원의 접지는 마이크로컨트롤러 접지와 연결합니다.

그림: 퓨즈가 있는 12 V 램프 회로를 포함한 자동차용 릴레이 배선도

결론

릴레이 배선도는 서로 분리된 두 회로를 이해하는 데서 시작합니다. 코일 회로는 릴레이를 제어하고, 접점 회로는 COM·NO·NC 단자를 통해 부하를 개폐합니다.

전자기계식 릴레이의 기본 코일 구동 회로는 비슷하며, 접점 배선은 릴레이 유형과 원하는 부하 동작에 따라 달라집니다.

평상시 꺼짐 부하에는 NO를, 평상시 켜짐 부하에는 NC를 사용하십시오. 상용 전압을 다룰 때는 항상 활선에 퓨즈를 설치하고 활선을 개폐하며, 부하에 맞는 정격의 릴레이와 안전한 함체를 사용합니다.

릴레이 배선도에 관해 자주 묻는 질문