Circuito de interruptor de relé electrónico:interruptores de relé de canal NPN, PNP, N y P

Diagrama del circuito del interruptor de relé electrónico y su funcionamiento

Existe una variedad de dispositivos eléctricos y electrónicos que se clasifican como Salida dispositivos tales dispositivos se utilizan para controlar u operar algún proceso físico externo de una máquina o dispositivo. Estos dispositivos de salida se denominan comúnmente actuadores.

Estos actuadores convierten la energía eléctrica en una unidad física llamada fuerza, velocidad, etc. Un relé es básicamente un actuador binario con dos estados estables. En este artículo, discutiremos los detalles del circuito de interruptor de relé , diseña y presenta.

¿Qué son los relés eléctricos?

Estos son interruptores operados eléctricamente que vienen en varias formas, tamaños y clasificaciones de potencia. Los relés eléctricos son adecuados para casi todo tipo de aplicaciones. Los relés pueden tener contactos únicos o múltiples dentro de un solo paquete. Los relés de potencia más grandes se utilizan principalmente para aplicaciones de conmutación de tensión de red o alta corriente denominadas "contactores". Veamos las clasificaciones de Relevos.

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Los relés eléctricos se dividen básicamente en dos subcategorías, a saber:

Relés electromecánicos:

Como sugiere el nombre, los relés electromecánicos son electromagnéticos dispositivos. Básicamente, convierte un flujo magnético generado por la aplicación de una señal de control eléctrico en una fuerza mecánica de tracción que opera los contactos eléctricos dentro del interruptor de relé. La forma más simple y común de relés electroquímicos se compone de una bobina energizante enrollada alrededor de un núcleo de hierro permeable. Esta bobina energizante también se llama circuito primario.

Los relés electroquímicos se utilizan en general control eléctrico y electrónico o circuitos de conmutación . Estos se montan directamente en placas de circuito impreso o se conectan de forma independiente. En la configuración independiente, las corrientes de carga funcionan normalmente en un amperio.

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Construcción de Relé Electromecánico

Los relés se configuran en dos modos, a saber, "Normalmente abierto" o "Normalmente cerrado". Un par de contactos se denomina normalmente abierto (NO) o contactos de apertura y otro conjunto que se denomina normalmente cerrado (NC) o contactos de ruptura.

Ahora, en la posición normalmente "abierta", los contactos se cierran solo cuando la corriente de campo está "ENCENDIDA". En la posición normalmente "ENCENDIDA", los contactos del interruptor se tiran hacia la bobina inductiva. Una de las partes más importantes de cualquier relé eléctrico es la bobina. Esta bobina convierte la corriente eléctrica en un flujo electromagnético. Estos flujos magnéticos se utilizan para operar mecánicamente los contactos de los relés. El mayor problema con las bobinas de los relés es que son “cargas altamente inductivas”. La bobina del relé generalmente está hecha de bobinas de alambre.

A medida que la corriente fluye a través de la bobina, el campo magnético autoinducido se genera a su alrededor. Cuando la corriente se “APAGA” en la bobina, se produce un gran voltaje de fuerza contraelectromotriz. Esto se debe a la colisión del flujo magnético con la bobina. El valor del voltaje inverso inducido es muy alto en comparación con el voltaje de conmutación. Este voltaje es lo suficientemente capaz de dañar cualquier dispositivo semiconductor, como un transistor, un FET o un microcontrolador utilizado para operar el relé.

Nota: Estos términos “ Normalmente Abierto” y “Normalmente Cerrado “o Los contactos de cierre y apertura se refieren al estado de los contactos eléctricos cuando la bobina del relé está "desenergizada", es decir, no hay tensión de alimentación conectada a la bobina del relé.

Un punto importante a recordar sobre el uso de relés eléctricos es que "no es recomendable conectar contactos de relé en paralelo para manejar corrientes de carga más altas". Ex:nunca intente suministrar una carga de 10 A con dos contactos de relé en paralelo que tengan clasificaciones de contacto de 5 A cada uno.

Los contactos de los relés se construyen utilizando piezas conductoras que permiten que la corriente pase a través de ellos cuando entra en contacto. Están diseñados como un interruptor. Tan pronto como los contactos están abiertos, la resistencia entre los contactos se vuelve muy alta. Esto da como resultado una condición de circuito abierto y no fluye corriente de circuito a través del relé.

Después de un tiempo, las partes móviles del relé electroquímico se desgastarán y fallarán, o el arco y la erosión constantes pueden hacer que el relé quede inutilizable. Además, son eléctricamente ruidosos y los contactos sufren rebotes que pueden afectar el circuito eléctrico al que están conectados. Para superar la dificultad de este relé, se desarrolló otro tipo de relé denominado relé de estado sólido.

Relé de estado sólido:

El relé de estado sólido no tiene partes móviles. Es un dispositivo puramente electrónico. No hay partes móviles en este tipo de relé porque los contactos mecánicos son reemplazados por transistores de potencia, tiristores o triac.

La ausencia de cualquier parte móvil hace que el relé sea altamente confiable, duradero y con interferencias electromagnéticas reducidas. Esto hace que el relé de estado sólido sea mucho más rápido y preciso, en comparación con el relé electromecánico convencional. Los requisitos de potencia de entrada del relé de estado sólido para el control son generalmente lo suficientemente bajos como para que sean compatibles con la mayoría de las familias de circuitos integrados.

Como el dispositivo de conmutación de salida de un relé de estado sólido es un dispositivo semiconductor, el voltaje cae en los terminales de salida de un SSR cuando está "ENCENDIDO" es mucho más alto en comparación con eso. del relé electromecánico. Por lo general, está entre 1,5 y 2,0 voltios. Se requerirá un disipador de calor adicional para cambiar grandes corrientes durante un largo período de tiempo.

Puedes usarlos sin necesidad de agregar drivers o amplificadores. Sin embargo, deben montarse en una placa o material disipador de calor adecuado para evitar que el dispositivo semiconductor de conmutación de salida se sobrecaliente, ya que es un dispositivo semiconductor. El diseño y el tipo de circuito de conmutación de relés es bastante grande. Se dice que un relé conmuta uno o más polos como un simple circuito de conmutación. Cada polo de relé tiene contactos que se pueden lanzar de tres maneras diferentes:

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Diferentes formas en que se puede lanzar el relevo:

• Contacto normalmente abierto (NO):esto también se denomina contacto de establecimiento. Este contacto cerrará el circuito cuando se active el relé. Desconecta el circuito cuando el relé está en estado inactivo.
• Contacto normalmente cerrado (NC):esto se conoce como contacto de apertura. La función es opuesta a la del contacto NO. Cuando se activa el relé, el circuito se desconecta como resultado. Cuando el relé se desactiva, el circuito comienza a conectarse.
• Contactos de cambio (CO) / doble tiro (DT):se utilizan para controlar un contacto NA y un contacto NC con un terminal común. Eso significa que se utilizan para controlar dos tipos de circuitos. De acuerdo con su tipo, se les llama nombre de contacto "romper antes de hacer" y "hacer antes de romper".

Importante:

Los relés están diseñados para dos operaciones básicas. Uno es para aplicaciones de bajo voltaje y el otro es para alto voltaje. Para aplicaciones de bajo voltaje, el relé está diseñado para reducir el ruido de todo el circuito. Para aplicaciones de alto voltaje, están diseñados principalmente para reducir el fenómeno de arco

Algunas de las formas comunes de conmutar relés:

Relé del módulo de interfaz de salida de entrada:módulos de E/S) son otro tipo de relé de estado sólido, diseñado específicamente para dispositivos de interfaz como computadoras, microcontroladores o PIC para cargas e interruptores . Hay básicamente cuatro tipos de módulos de E/S disponibles en el mercado.

Estos son voltaje de entrada de CA o CC a salida de nivel lógico TTL o CMOS, y entrada lógica TTL o CMOS a un voltaje de salida de CA o CC. Cada uno de los módulos contiene todos los circuitos necesarios para proporcionar una interfaz completa y aislamiento dentro de un dispositivo. Están disponibles como módulos de estado sólido individuales o integrados en dispositivos de 4, 8 o 16 canales en el mercado.

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Circuito de interruptor de relé NPN:

Un circuito de interruptor de relé NPN típico tiene la bobina accionada por un interruptor de transistor NPN. Cuando el voltaje base del transistor es cero, el transistor estará en la región de corte y actuará como un interruptor abierto. En esta situación, no fluye corriente de colector y la bobina del relé se desactiva.

Si no fluye corriente hacia la base, tampoco fluirá corriente a través de la bobina del relé. Si ahora se conduce una gran corriente positiva a la base para saturar la región del transistor NPN, la corriente comienza a fluir de la base al emisor.

Circuito de interruptor de relé PNP:

El circuito del interruptor de relé PNP necesita una polaridad diferente de voltaje operativo. Es similar al circuito de conmutación de relés NPN en términos de su capacidad para controlar la bobina de los relés. Por ejemplo, el voltaje Colector-Emisor debe ser negativo para que el tipo PNP haga que la corriente fluya del Emisor al Colector.

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Circuito de interruptores de relé de canal N:

La operación de conmutación del relé MOSFET es muy similar a la operación del interruptor del transistor de unión bipolar (BJT). La principal diferencia entre las operaciones es que los MOSFET son dispositivos operados por voltaje. Sin embargo, la puerta está eléctricamente aislada del canal Drain-Source. Los MOSFET de mejora de canal N son el tipo de MOSFET más utilizado. Un voltaje positivo en la terminal Gate enciende el MOSFET y un voltaje negativo en la puerta lo desactiva. Esto lo hace ideal para el interruptor de relé MOSFET.

Circuito de interruptores de relé de canal P:

A diferencia del MOSFET de mejora de canal N, funciona solo con voltajes de puerta negativos. En esta configuración, el terminal de fuente del canal P está conectado a +Vdd y el terminal de drenaje está conectado a tierra. Ambos están conectados a través de la bobina de los relés. Cuando se aplica un nivel de voltaje ALTO al terminal Gate, el MOSFET del canal P se apagará en consecuencia.

Puntos a tener en cuenta al elegir un relé adecuado:

• Asegúrese de que tengan una buena protección de bobina y protección de contacto
• Busque relés estándar con aprobaciones reglamentarias
• Opte por relés de conmutación de alta velocidad
• Elija sabiamente el tipo de contactos
• Asegúrese de que haya aislamiento entre el circuito de la bobina y los contactos en su relé

Comprendamos el funcionamiento del circuito de relé con un ejemplo:

Supongamos que necesita ENCENDER una bombilla CFL con un interruptor de relé. En este circuito de relé, usamos un botón pulsador para activar un relé de 5 V, que a su vez completa el segundo circuito y enciende la lámpara.

Reúna los siguientes componentes para diseñar el circuito:

• Relé 5V
• Portalámparas
• CFL
• Botón de encendido/apagado
• Perf-Board
• Batería de 9V
• Suministro de CA

Se agrega un interruptor típico de ENCENDIDO/APAGADO para el propósito de conmutación del dispositivo de relé. En el circuito anterior, el relé de 5V es alimentado por una batería de 9V. Inicialmente, cuando el interruptor está abierto, no fluirá corriente a través de la bobina. Como resultado, el puerto común del relé está conectado al contacto "NO" (normalmente abierto). Por lo tanto, la LÁMPARA permanecerá “APAGADA”.

Cuando el interruptor está cerrado, la corriente comenzará a fluir a través de la bobina. Aquí, el campo magnético se genera en la bobina que atrae la armadura móvil debido a la inducción electromagnética y el puerto Com se conecta con el contacto NC (normalmente cerrado) del relé. Como resultado, la CFL se encenderá.

Las principales desventajas de los relés de estado sólido en comparación con un relé electromecánico de vataje equivalente son sus costos más altos. Solo están disponibles los tipos unipolares de un solo tiro, las corrientes de fuga en estado "APAGADO" fluyen a través del dispositivo de conmutación, y una caída de voltaje y disipación de potencia en estado "ENCENDIDO" altas dan como resultado requisitos de disipación de calor adicionales. Además, los relés de estado vendido típicos no pueden conmutar corrientes de carga muy pequeñas o señales de alta frecuencia como señales de audio o video. Sin embargo, hay disponibles interruptores de estado sólido especiales para este tipo de aplicaciones.

Tanto el relé electroquímico como el relé de estado sólido son de gran importancia en el día a día. Puede elegir cualquiera de ellos según sus requisitos en el dispositivo. Los relés de estado sólido tienen un precio inicial bastante alto y tal vez intimidante en comparación con los relés electromecánicos.

Sin embargo, el movimiento de este contacto de relé de estado sólido se genera usando fuerzas electromagnéticas de la señal de entrada de baja potencia. Esto permite completar el circuito que contiene la señal de alta potencia. Por lo tanto, los relés de estado sólido son superiores a los electromecánicos. Los relés electromecánicos son de tecnología relativamente antigua que utiliza un enfoque de diseño mecánico simple.

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Aplicaciones:

Existe una amplia gama de aplicaciones de retransmisión. Algunas de las aplicaciones más comunes son:

• El circuito de relé se puede utilizar para realizar funciones lógicas
• También proporcionan lógica crítica de seguridad
• Los relés se pueden usar para proporcionar funciones de retardo de tiempo
• Se utilizan para controlar circuitos de alta corriente con la ayuda de señales de baja corriente

En este artículo, hemos discutido los diferentes tipos de relés, su funcionamiento y sus aplicaciones. Ahora, tiene un buen conocimiento de los relés y sus funciones. Después de leer este artículo, podrá diseñar un relé por su cuenta sin ningún inconveniente.

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