Circuito de Interruptor de Relé Eletrônico - Interruptores de Relé de Canal NPN, PNP, N &P

Diagrama de circuito do interruptor de relé eletrônico e seu funcionamento

Há uma variedade de dispositivos elétricos e eletrônicos classificados como Saída dispositivos tais dispositivos são usados ​​para controlar ou operar algum processo físico externo de uma máquina ou dispositivo. Esses dispositivos de saída são comumente chamados de atuadores.

Esses atuadores convertem a energia elétrica em uma unidade física chamada força, velocidade etc. Um relé é basicamente um atuador binário com dois estados estáveis. Neste artigo, discutiremos os detalhes do circuito do interruptor do relé , ele projeta e apresenta.

O que são relés elétricos?

Estes são interruptores operados eletricamente que vêm em vários formatos, tamanhos e classificações de potência. Os relés elétricos são adequados para quase todos os tipos de aplicações. Os relés podem ter um ou vários contatos em um único pacote. Os relés de potência maiores são usados ​​principalmente para aplicações de comutação de tensão de rede ou alta corrente chamadas “Contatores”. Vejamos as classificações do Relay.

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Os relés elétricos são basicamente divididos em duas subcategorias a saber:

Relés eletromecânicos:

Como o nome sugere, os relés eletromecânicos são eletromagnéticos dispositivos. Basicamente, ele converte um fluxo magnético gerado pela aplicação de um sinal de controle elétrico em uma força mecânica de tração que opera os contatos elétricos dentro do interruptor do relé. A forma mais simples e comum de relés eletroquímicos é composta de bobinas energizadas enroladas em torno de um núcleo de ferro permeável. Esta bobina de energização também é chamada de circuito primário.

Relés eletroquímicos são usados ​​em geral controle elétrico e eletrônico ou circuitos de comutação . Estes são montados diretamente em placas PCB ou conectados como autônomos. Na configuração livre, as correntes de carga funcionam normalmente de um ampere.

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Construção de Relé Eletromecânico

Os relés são configurados em dois modos:"Normalmente Aberto" ou "Normalmente Fechado". Um par de contatos é denominado Normalmente Aberto (NO) ou contatos de fechamento e outro conjunto que é denominado Normalmente Fechado (NC) ou contatos de abertura.

Agora, na posição normalmente “aberta”, os contatos são fechados somente quando a corrente de campo estiver “ON”. Na posição normalmente “ON” os contatos do interruptor são puxados em direção à bobina indutiva. Uma das partes mais importantes de qualquer relé elétrico é a bobina. Esta bobina converte a corrente elétrica em um fluxo eletromagnético. Esses fluxos magnéticos são usados ​​para operar mecanicamente os contatos dos relés. O maior problema com bobinas de relé é que elas são “cargas altamente indutivas”. A bobina do relé é geralmente feita de bobinas de fio.

À medida que a corrente flui através da bobina, o campo magnético auto-induzido é gerado em torno dela. Quando a corrente é desligada “OFF” na bobina, uma grande tensão de volta emf é produzida. Isto é devido à colisão do fluxo magnético com a bobina. O valor da tensão reversa induzida é muito alto em comparação com a tensão de comutação. Esta tensão é capaz de danificar qualquer dispositivo semicondutor, como um transistor, FET ou microcontrolador usado para operar o relé.

Observação: Estes termos “ Normalmente Aberto" e "Normalmente Fechado"ou Contatos de abertura e fechamento referem-se ao estado dos contatos elétricos quando a bobina do relé está “desenergizada”, ou seja, sem tensão de alimentação conectada à bobina do relé.

Um ponto importante a ser lembrado sobre o uso de relés elétricos é que “Não é aconselhável conectar contatos de relé em paralelo para lidar com correntes de carga mais altas”. Ex- Nunca tente fornecer uma carga de 10A com dois contatos de relé em paralelo com classificações de contato de 5A cada.

Os contatos do relé são construídos usando peças condutoras que permitem que a corrente passe por eles quando entra em contato. Eles são projetados como um interruptor. Assim que os contatos são abertos, a resistência entre os contatos se torna muito alta. Isso resulta em uma condição de circuito aberto e nenhuma corrente de circuito flui através do relé.

Depois de algum tempo, as partes móveis do relé eletroquímico se desgastam e falham ou o arco e a erosão constantes podem tornar o relé inutilizável. Além disso, eles são eletricamente ruidosos com os contatos que sofrem de ressalto de contato que pode afetar o circuito elétrico ao qual estão conectados. Para superar a dificuldade deste relé, outro tipo de relé chamado relé de estado sólido foi desenvolvido.

Relé de estado sólido:

O relé de estado sólido não possui partes móveis. É um dispositivo puramente eletrônico Não há partes móveis neste tipo de relé porque os contatos mecânicos são substituídos por transistores de potência, tiristores ou triacs.

A ausência de qualquer parte móvel torna o relé altamente confiável, duradouro e com interferência eletromagnética reduzida. Isso torna o relé de estado sólido muito mais rápido e preciso, em comparação com o relé eletromecânico convencional. Os requisitos de energia de entrada do relé de estado sólido para controle são geralmente baixos o suficiente para torná-los compatíveis com a maioria das famílias de CIs.

Como o dispositivo de comutação de saída de um relé de estado sólido é um dispositivo semicondutor, a tensão cai nos terminais de saída de um SSR quando "ON" é muito maior em comparação com isso do relé eletromecânico. Normalmente, está entre 1,5 e 2,0 volts. Um dissipador de calor adicional será necessário para alternar grandes correntes por um longo período de tempo.

Você pode usá-los sem a necessidade de adicionar drivers ou amplificadores. No entanto, eles devem ser montados em placa ou material dissipador de calor adequado para evitar o superaquecimento do dispositivo semicondutor de comutação de saída, pois é um dispositivo semicondutor. O design e o tipo de circuito de comutação do relé é bastante grande. Diz-se que um relé comuta um ou mais pólos como um simples circuito de comutação. Cada pólo do relé possui contatos que podem ser acionados de três maneiras diferentes:

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Diferentes maneiras pelas quais o relé pode ser acionado:

• Contato normalmente aberto (NO):Isso também é chamado de fazer contato. Este contato fechará o circuito quando o relé for ativado. Ele desconecta o circuito quando o relé está inativo.
• Contato normalmente fechado (NC):Isso é conhecido como contato interrompido. A função é oposta à do contato NA. Quando o relé é ativado, o circuito é desconectado. Quando o relé é desativado, o circuito começa a se conectar.
• Contatos de comutação (CO)/Double-throw (DT):São usados ​​para controlar um contato NA e um contato NF com um terminal comum. Isso significa que eles são usados ​​para controlar dois tipos de circuito. De acordo com seu tipo, eles são chamados de nomes de contatos “quebrar antes de fazer” e “fazer antes de fazer”.

Importante:

Os relés são projetados para duas operações básicas. Um é para aplicação de baixa tensão e o outro é para alta tensão. Para aplicações de baixa tensão, o relé é projetado para reduzir o ruído de todo o circuito. Para aplicações de alta tensão, eles são projetados principalmente para reduzir o fenômeno de arco

Algumas das formas comuns de comutação de relés:

Relé de módulo de interface de saída de entrada:Módulos de E/S) são outro tipo de relé de estado sólido, projetado especificamente para dispositivos de interface como computadores, microcontroladores ou PICs para cargas e interruptores . Existem basicamente quatro tipos de módulos de E/S disponíveis no mercado.

Estas são a tensão de entrada CA ou CC para saída de nível lógico TTL ou CMOS e entrada lógica TTL ou CMOS para uma tensão de saída CA ou CC. Cada um dos módulos contém todos os circuitos necessários para fornecer uma interface completa e isolamento dentro de um dispositivo. Eles estão disponíveis como módulos de estado sólido individuais ou integrados em dispositivos de 4, 8 ou 16 canais no mercado.

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Circuito de comutação do relé NPN:

Um circuito de chave de relé NPN típico tem a bobina acionada por uma chave de transistor NPN. Quando a tensão de base do transistor for zero, o transistor estará na região de corte e atuará como uma chave aberta. Nesta situação, nenhuma corrente do Coletor flui e a bobina do relé é desenergizada.

Se não houver corrente fluindo para a Base, então nenhuma corrente fluirá através da bobina do relé. Se uma grande corrente positiva é agora conduzida para a base para saturar a região do transistor NPN, a corrente começa a fluir da base para o emissor.

Circuito de comutação do relé PNP:

O circuito de comutação do relé PNP precisa de polaridade diferente da tensão de operação. É semelhante ao circuito de comutação de relés NPN em termos de sua capacidade de controlar a bobina dos relés. Por exemplo, a tensão Coletor-Emissor deve ser negativa para o tipo PNP fazer o fluxo de corrente do Emissor para o Coletor.

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Circuito de Interruptores de Relé de Canal N:

A operação de comutação do relé MOSFET é bastante parecida com a operação de comutação do transistor de junção bipolar (BJT). A principal diferença entre as operações é que os MOSFETs são dispositivos operados por tensão. No entanto, o Gate é eletricamente isolado do canal Drain-Source. Os MOSFETs de aprimoramento de canal N são o tipo de MOSFET mais comumente usado. Uma tensão positiva no terminal Gate liga o MOSFET para “ON” e uma tensão negativa no Gate o torna “OFF”. Isso o torna ideal para interruptor de relé MOSFET.

Circuito de Interruptores do Relé do Canal P:

Ao contrário do MOSFET de aprimoramento de canal N, ele opera apenas com tensões de Gate negativas. Nesta configuração, o terminal fonte do canal P é conectado a +Vdd e o terminal Drain é conectado ao terra. Ambos são conectados através da bobina dos relés. Quando um nível de tensão ALTO é aplicado ao terminal Gate, o MOSFET do canal P será desligado consequentemente.

Pontos a serem lembrados ao escolher um relé adequado:

• Certifique-se de que eles tenham uma boa proteção de bobina e proteção de contato
• Procure relés padrão com aprovações regulatórias
• Vá para relés de comutação de alta velocidade
• Escolha sabiamente o tipo de contato
• Certifique-se de que haja isolamento entre o circuito da bobina e os contatos do seu relé

Vamos entender o funcionamento do circuito do relé com um exemplo:

Suponha que você precise LIGAR uma lâmpada CFL usando um interruptor de relé. Neste circuito de relé, estamos usando um botão para acionar um relé de 5V, que por sua vez completa o segundo circuito e acende a lâmpada.

Reúna os seguintes componentes para projetar o circuito:

• Relé 5V
• Suporte de lâmpada
• CFL
• Pressione o botão LIGAR/DESLIGAR
• Perf-Board
• bateria de 9V
• Fornecimento de CA

Uma chave liga/desliga típica é adicionada para a finalidade de comutação do dispositivo de relé. No circuito acima, o relé de 5V é alimentado por uma bateria de 9V. Inicialmente, quando a chave está aberta, nenhuma corrente fluirá pela bobina. Como resultado, a Porta Comum do relé está conectada ao contato “NO” (Normalmente Aberto). Portanto, a LAMP permanecerá “OFF”.

Quando a chave é fechada, a corrente começa a fluir pela bobina. Aqui, o campo magnético é gerado na bobina que atrai a armadura móvel devido à indução eletromagnética e a Porta Com é conectada com o contato NC (Normalmente Fechado) do relé. Como resultado, o CFL ligará “ON”.

As principais desvantagens dos relés de estado sólido em comparação com um relé eletromecânico de potência equivalente são seus custos mais elevados. Apenas os tipos de disparo único de pólo único estão disponíveis, as correntes de fuga no estado “OFF” fluem através do dispositivo de comutação e uma alta queda de tensão no estado “ON” e a dissipação de energia resultam em requisitos adicionais de dissipação de calor. Além disso, os relés de estado vendidos típicos não podem alternar correntes de carga muito pequenas ou sinais de alta frequência, como sinal de áudio ou vídeo. No entanto, estão disponíveis comutadores de estado sólido especiais para este tipo de aplicações.

Tanto o relé eletroquímico quanto o relé de estado sólido são de grande importância no dia a dia. Você pode escolher qualquer um deles dependendo da sua necessidade no dispositivo. Os relés de estado sólido vêm com um preço inicial bastante grande e talvez intimidador em comparação com os relés eletromecânicos.

No entanto, o movimento desse contato de relé de estado sólido é gerado usando forças eletromagnéticas do sinal de entrada de baixa potência. Isso permite a conclusão do circuito que contém o sinal de alta potência. Assim, os relés de estado sólido são superiores aos eletromecânicos. Os relés eletromecânicos são de tecnologia relativamente antiga que utiliza uma abordagem de projeto mecânico simples.

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Aplicativos:

Há uma grande variedade de aplicações de relés. Algumas das aplicações mais comuns são:

• Circuito de relé pode ser usado para realizar funções lógicas
• Eles também fornecem lógica crítica de segurança
• Os relés podem ser usados ​​para fornecer funções de atraso de tempo
• Eles são usados ​​para controlar circuitos de alta corrente com a ajuda de sinais de baixa corrente

Neste artigo, discutimos os diferentes tipos de relés, seu funcionamento e suas aplicações. Agora, você tem um bom conhecimento dos relés e suas funções. Depois de ler este artigo, você poderá projetar um relé por conta própria sem nenhum inconveniente.

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