Circuitos de Relé
Ao usar relés, sejam relés eletromecânicos ou reed reed, existem alguns cuidados que precisam ser tomados para obter circuitos e operação da mais alta confiabilidade
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Tecnologia de Relés Inclui:
Noções básicas sobre relés | Relé de lâmina | Especificações do relé de lâmina | Circuitos de relé | Relé de estado sólido
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Os relés, inclusive os reed reed são muito fáceis de usar, porém ao utilizá-los existem alguns cuidados simples que podem ser adotados para garantir o melhor desempenho e maior confiabilidade.
Compreender algumas das técnicas de circuito necessárias para relés pode fazer uma diferença marcante, especialmente ao fazer a interface de relés com outros circuitos eletrônicos.
As considerações do circuito de relé podem ser divididas em duas áreas principais: os circuitos de acionamento e os circuitos comutados
A aplicação dos componentes e proteção corretos a ambos pode fazer uma diferença significativa na operação do circuito e também na confiabilidade do relé.
Circuitos de controle de relé
Os circuitos de relé usados para controlar relés geralmente usam dispositivos semicondutores. Embora os circuitos de relé mais simples envolvam simplesmente um interruptor fechando um circuito, as aplicações de relés geralmente requerem um pequeno sinal, possivelmente de alguma forma de circuito de microcontrolador ou outro dispositivo para acionar o relé.
Quando conduzido desta forma, é necessário algum tipo de driver de semicondutor. O mais simples é um transistor bipolar, embora os FETs funcionem igualmente bem.
Circuito do relé do emissor comum NPN
O relé é acionado por uma bobina. Isso cria o campo magnético que é usado para acionar o relé, seja um relé reed ou um relé eletromecânico. Isso significa que, quando o comutador do semicondutor estiver em seu estado LIGADO, a corrente começará a fluir. Ele aumentará gradualmente em função da indutância e isso significará que haverá um certo tempo antes que o relé atue. No entanto, quando o interruptor é aberto repentinamente, um grande EMF traseiro será gerado. Isso pode ser grande o suficiente para danificar o dispositivo do driver.
O nível de contra-EMF gerado será igual a -L di/dt – em outras palavras, quanto maior a taxa de variação, maior será a tensão de contra-EMF gerada. Mesmo para valores baixos de trilho de alimentação, os EMFs gerados podem subir para várias centenas de volts se a comutação for rápida o suficiente. Isso é mais do que suficiente para destruir um dispositivo semicondutor.
Para suprimir este EMF traseiro, um diodo é normalmente colocado na bobina. Como o EMF traseiro estará na polaridade oposta à tensão normal na bobina, o diodo que é polarizado inversamente na operação normal entrará em condução direta e toda a corrente causada, exceto o EMF traseiro, se dissipará, suprimindo assim o EMF traseiro . Utilizando o circuito de proteção do diodo para o driver do relé, ele estará sujeito apenas a um máximo da tensão de alimentação mais a tensão de condução direta do diodo, cujo silício é de 0,6 ou 0,7 volts.
Idealmente, o diodo de fixação deve estar o mais próximo possível da bobina do relé. No caso de circuitos de relé reed, o código pode até ser colocado dentro da tela mu-metal – isso ajuda a reduzir o nível de interferência de radiofrequência gerada e pode melhorar o desempenho de EMC.
Quando esse arranjo é usado em um circuito típico de driver de emissor comum, que é provavelmente a forma mais comum, pode-se ver que o diodo é aplicado diretamente na bobina do relé.
Quando uma alta tensão é aplicada à entrada, isso faz com que a corrente flua no circuito de base ligando o transistor, fazendo com que a corrente flua através da bobina do relé e acionando a chave.
Neste circuito particular, o resistor de base em série é escolhido para ser 2k2. Isso fornece corrente de base suficiente para permitir que o transistor ligue para o relé. É necessário no circuito para limitar a corrente de base. O resistor da base para 0V é escolhido para ser 22k. Isso precisa ser cerca de dez vezes maior do que o resistor em série e é necessário para garantir que a base retorne a zero volts se a base for um circuito aberto ou a tensão do inversor for removida.
Os valores devem ser escolhidos para as condições particulares do circuito, ganho do transistor, corrente de operação do relé, etc.
Também é possível usar transistores PNP em vez da versão NPN mostrada. Ao fazer isso, obviamente os suprimentos precisam ser invertidos, mas também a polaridade do diodo precisa ser invertida.
Circuito de relé seguidor de emissor NPN
Embora o circuito de relé de emissor comum seja o mais popular, às vezes é útil usar uma configuração de coletor comum ou seguidor de emissor para o circuito de relé.
Este circuito de relé apenas substitui o resistor do emissor pela bobina do relé. Mais uma vez, o diodo é incorporado ao circuito do relé para evitar danos causados pelo EMF traseiro induzido no desligamento.
O resistor de base é colocado no circuito para limitar a corrente de base, embora em muitos casos isso não seja necessário.
Como o circuito emissor comum, este também pode usar um transistor PNP, mas com a polaridade do diodo e alimentação invertida.
Em algumas circunstâncias, níveis mais altos de ganho de corrente podem ser necessários. Esse problema pode ser resolvido usando um transistor Darlington. No entanto, esteja ciente de que a queda de tensão do emissor de base é o dobro de um único transistor, ou seja, 1,2 volts em vez de 0,6 volts para um transistor de silício e Darlington.
Circuitos comutados por relé
Embora seja importante projetar os circuitos para acionar os relés corretamente, também há pontos a serem observados sobre os circuitos que estão sendo comutados pelos relés. Isso é particularmente importante para relés reed onde os contatos são mais propensos a danos.
Uma das áreas-chave de importância é a experiência atual, uma vez que os contatos são fechados. Mesmo ao dirigir o que pode ser considerado circuitos de baixa corrente, a corrente de pico causada por capacitores usados para desacoplamento, etc., pode resultar em enormes picos de corrente na comutação. Isso pode reduzir significativamente a vida útil do reed reed porque a corrente de partida pode exceder a corrente máxima nominal muitas vezes.
Mesmo capacitores comparativamente pequenos podem usar picos de corrente em muitos amplificadores e isso pode reduzir significativamente a vida útil dos contatos do relé, especialmente aqueles dos relés reed.
O fato pode ser reduzido balanceando a quantidade de desacoplamento e selecionando o valor mínimo consistente com a aplicação de um bom desacoplamento nos trilhos de tensão ou linhas que são comutadas. Também é possível usar resistores de pequenas séries para reduzir o surto. Aqui, a queda de tensão no resistor em série precisa ser calculada e, se houver corrente, ela deve ser mantida dentro dos limites aceitáveis.
Existem muitos circuitos diferentes que podem ser usados com relés. O melhor circuito de relé real dependerá de muitos fatores e geralmente surgirá dos circuitos circundantes e dos requisitos gerais.
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