Điều khiển rơ le một và hai kênh
cho một chân 3,3 V đóng cắt được mạch mạnh hơn nó nhiều lần

Năm bài trước, ESP32 tự làm mọi việc: nó sáng đèn, nó đếm, nó đo thời gian. Bài này nó chuyển sang vai khác — ra lệnh. Một chân GPIO chỉ chịu được vài mi-li-ampe, nhưng qua rơ le, nó đóng cắt được mạch mạnh gấp hàng nghìn lần.

Sau bài này học sinh làm được

• Đấu đúng một module rơ le và giải thích vai trò của COM, NO, NC.
• Nhận ra module kích mức thấp và viết mã đúng với logic đảo đó.
• Đặt trạng thái an toàn ngay lúc khởi động, không để rơ le đóng nhầm.
• Viết được khoá liên động để hai kênh không bao giờ cùng đóng.
• Chỉ ra ranh giới cách li giữa mạch điều khiển và mạch tải trên chính bo mạch trước mặt.

Rơ le là công tắc được bấm bằng nam châm điện

Dòng chạy qua cuộn dây → thành nam châm điện → hút lá thép → lá thép gạt tiếp điểm. Ngắt dòng, lò xo kéo về. Tiếng "tách" chính là lá thép đập vào tiếp điểm.

Quan trọng nhất: cuộn dây và tiếp điểm không nối điện với nhau, chỉ tác động qua từ trường. Nhờ vậy mạch 3,3 V điều khiển được một mạch hoàn toàn khác mà hai bên không dùng chung dây nào.

COM, NO và NC

• COM — chân chung, lá thép gắn ở đây.
• NO (thường mở) — rơ le nghỉ thì hở, đóng thì nối COM.
• NC (thường đóng) — ngược lại hoàn toàn.

"Thường" nghĩa là lúc chưa có điện vào cuộn dây. Đèn báo hay quạt dùng NO để mất điện thì tải tắt; thiết bị mất điện phải chạy tiếp — đèn thoát hiểm chẳng hạn — dùng NC. Đây là quyết định thiết kế thật, không phải chi tiết vụn.

Khoá liên động

Hai kênh điều khiển hai việc loại trừ nhau — chạy tới và chạy lui, bơm vào và xả ra — thì cả hai cùng đóng có thể làm hỏng thiết bị. Khoá liên động là quy tắc: mở hết rồi mới đóng cái mới, chừa một khoảng nghỉ để tiếp điểm kịp rời nhau hẳn.

Lắp theo đúng thứ tự này

1. Rút hết nguồn — cả cáp USB lẫn adapter 12 V.
2. Nối phần điều khiển: GPIO23 → IN1, GPIO22 → IN2, 5V → VCC, GND → GND.
3. Nối phần tải: cực dương 12 V → COM kênh 1, NO kênh 1 → chân dương của đèn, chân âm của đèn → cực âm 12 V.
4. Kiểm tra lại một lượt, đặc biệt là GND chung.
5. Cắm USB trước, thấy đèn nguồn của module sáng thì mới cắm adapter 12 V.

Toàn bộ mã trong bài chạy trên MicroPython 1.28 cho ESP32. Bài này chỉ dùng tải một chiều điện áp thấp; không đấu điện lưới trong bất kì hoạt động nào của lớp.

Bước 0 — một kênh, nghe tiếng tách

# ------------------------------------------------------------
#  Bai 6 - Buoc 0: nghe tieng "tach" de biet chan nao ra kenh nao
# ------------------------------------------------------------
from machine import Pin
import time

# Module ro le pho bien nhat kich MUC THAP: dua chan xuong 0 thi ro le DONG.
relay1 = Pin(23, Pin.OUT, value=1)   # value=1 -> mo ngay tu dau

while True:
    relay1.off()     # xuong 0 -> DONG. Nghe tieng "tach"
    time.sleep(1)
    relay1.on()      # len 1 -> MO. Lai mot tieng "tach"
    time.sleep(1)

Chưa cần đấu tải. Chỉ cần nghe. Mỗi giây một tiếng "tách" nghĩa là phần điều khiển đã đúng, và học sinh nghe được bằng tai chính cái khoảnh khắc lá thép chuyển vị trí.

Hãy để học sinh tự phát hiện điều lạ: relay1.off() lại làm rơ le đóng. Câu hỏi "vì sao ngược" dẫn thẳng vào phần opto ở mục Lí thuyết.

Hai kênh có khoá liên động

# ------------------------------------------------------------
#  Bai 6 - Hai kenh co khoa lien dong: khong bao gio cung dong
# ------------------------------------------------------------
from machine import Pin
import time

# ===== CẤU HÌNH =====
CHAN_RELAY1 = 23
CHAN_RELAY2 = 22
THOI_GIAN_DONG = 2000     # ms - moi kenh dong bao lau
NGHI_GIUA = 300           # ms - khoang cach an toan giua hai lan dong
# ====================

relay1 = Pin(CHAN_RELAY1, Pin.OUT, value=1)
relay2 = Pin(CHAN_RELAY2, Pin.OUT, value=1)

def mo_het():
    relay1.on()
    relay2.on()

mo_het()                  # trang thai an toan khi vua khoi dong

while True:
    mo_het()
    time.sleep_ms(NGHI_GIUA)
    relay1.off()
    time.sleep_ms(THOI_GIAN_DONG)

    mo_het()
    time.sleep_ms(NGHI_GIUA)
    relay2.off()
    time.sleep_ms(THOI_GIAN_DONG)

Hàm mo_het() được gọi cả trước vòng lặp lẫn đầu mỗi nhánh. Đó không phải thừa: gọi trước vòng lặp là để đặt trạng thái an toàn lúc khởi động, gọi trong vòng lặp là để giữ khoá liên động. Hai mục đích khác nhau, tình cờ dùng chung một câu lệnh.

Thử thay đổi bài này với AI

Em mô tả bằng tiếng Việt, hệ thống dựng thuật toán và chương trình, rồi nạp thẳng xuống ESP32 qua Wi-Fi.

Kiểm tra trạng thái an toàn

Đây là phép thử quan trọng nhất của bài, và cũng là phép thử hay bị bỏ qua nhất.

1. Nạp chương trình, để chạy bình thường.
2. Rút cáp USB rồi cắm lại. Quan sát đèn tải ngay giây đầu tiên.
3. Nhấn nút EN trên bo để khởi động lại. Quan sát lần nữa.
4. Lặp lại năm lần và ghi số lần đèn loé lên ngoài ý muốn.

Thử nghịch để thấy vì sao cần value=1

Xoá , value=1 khỏi hai dòng khai báo rồi nạp lại và khởi động lại vài lần. Rơ le sẽ đóng một nhịp ngắn trước khi chương trình kịp mở nó. Sau khi cả lớp thấy rõ, trả lại value=1. Đây là cách hiệu quả nhất để dạy khái niệm trạng thái an toàn: cho học sinh thấy hậu quả trước, rồi mới nói tên khái niệm.

Danh sách kiểm trước khi coi là xong

• Nghe rõ tiếng tách ở cả hai kênh.
• Đèn tải sáng đúng kênh đang đóng, không sáng mờ hay chớp.
• Khởi động lại năm lần, không lần nào đèn loé ngoài ý muốn.
• Không có thời điểm nào hai kênh cùng đóng — kiểm bằng cách nghe hai tiếng tách luôn cách nhau.
• Học sinh chỉ được đúng ranh giới cách li trên module.

Công nghệ — tín hiệu điều khiển và mạch động lực

Bài này là ví dụ gọn nhất cho một cặp khái niệm nền của ngành điều khiển: mạch điều khiển làm việc ở mức năng lượng rất thấp, mạch động lực làm việc ở mức cao, và giữa chúng luôn có một khâu cách li. Học sinh cầm trên tay đúng ba phần đó.

Vì sao ngày nay người ta hay thay rơ le bằng linh kiện bán dẫn

Rơ le có tiếp điểm cơ khí nên mòn dần, tách chậm và kêu. Rơ le bán dẫn không có bộ phận chuyển động, đóng cắt nhanh và im lặng, nhưng đắt hơn và toả nhiệt. Đây là một bài tập so sánh phương án rất thật: hãy để học sinh chọn cho một tình huống cụ thể và bảo vệ lựa chọn của mình.