Módulo de relé 5V: O que é, Funcionamento e suas Aplicações

O relé representa um tipo de dispositivo eletromecânico que opera como um interruptor. A energização da bobina do relé por meio de corrente contínua (CC) possibilita a ativação dos contatos, permitindo que sejam alternados entre a posição aberta ou fechada. Um módulo de relé de canal único de 5V tipicamente incorpora uma bobina juntamente com dois contatos, os quais são identificados como normalmente aberto (NA) e normalmente fechado (NC). Este artigo oferece uma abordagem abrangente sobre o módulo de relé de 5V, abordando seu funcionamento. Antes de explorarmos as particularidades de um módulo de relé, é fundamental compreender o conceito de relé em si, bem como sua disposição de pinos.

O que é um relé de 5V?

Um relé de 5V é um interruptor automatizado amplamente empregado em circuitos de controle automático, destinado a gerenciar correntes elevadas mediante um sinal de corrente baixa. A voltagem de entrada do sinal destinado ao relé varia dentro da faixa de 0 a 5V.

Configuração do pino do relé 5V

A configuração dos pinos do relé de 5 V é mostrada abaixo. Este relé inclui 5 pinos onde cada pino e sua funcionalidade são mostrados abaixo.

• Pino1 (Extremidade 1): É utilizado para acionar o relé; normalmente, uma extremidade deste pino é conectada a 5Volts, enquanto a outra extremidade é conectada ao terra.
• Pin2 (Extremidade 2): Este pino é usado para ativar o Relé.
• Pino3 (Comum (COM)): Este pino é conectado ao terminal principal da Carga para torná-la ativa.
• Pino 4 (Normalmente Fechado (NC)): Este segundo terminal da carga é conectado aos pinos NC/NA. Se este pino estiver conectado à carga, ele estará LIGADO antes da chave.
• Pino 5 (Normalmente Aberto (NA)): Se o segundo terminal da carga estiver aliado ao pino NO, a carga será desligada antes da chave.

Características

Os recursos do relé de 5 V incluem o seguinte.

• A tensão normal é 5V DC
• A corrente normal é 70mA
• A corrente de carga CA máxima é 10A a 250 VCA ou 125 V CA
• Corrente de carga DC Máx. é 10A a 30V DC ou 28V DC
• Inclui 5 pinos e projetado com material plástico
• O tempo de operação é de 10ms
• O tempo de liberação é de 5 ms
• A comutação máxima é de 300 operações por minuto

Módulo de relé 5V

O módulo de relé com uma placa de canal único é usado para gerenciar cargas de alta tensão e corrente, como válvulas solenóides , motor, carga CA e lâmpadas. Este módulo foi projetado principalmente para fazer interface através de diferentes microcontroladores como PIC, Arduino, etc.

Configuração dos pinos do módulo de relé 5V

A configuração dos pinos do módulo de relé de 5V é mostrada abaixo. Este módulo inclui 6 pinos onde cada pino e sua funcionalidade são discutidos abaixo.

Normalmente aberto (NÃO): Este pino está normalmente aberto, a menos que forneçamos um sinal ao pino de sinal dos módulos de relé. Assim, o pino de contato comum quebra seu link através do pino NC para fazer uma conexão através do pino NO

Contato Comum: Este pino é usado para conectar através da carga que desejamos chavear usando o módulo.

Normalmente fechado (NC): Este pino NC é conectado através do pino COM para formar um circuito fechado. No entanto, esta conexão NC será interrompida quando o relé for comutado, fornecendo um sinal ativo alto/baixo em direção ao pino de sinal de um microcontrolador .

Pino de sinal: O pino de sinal é usado principalmente para controlar o relé. Este pino funciona em dois casos: ativo baixo ou ativo alto. Portanto, no caso ativo baixo, o relé será ativado assim que fornecermos um sinal ativo baixo em direção ao pino de sinal, enquanto, em um caso ativo alto, o relé será acionado assim que fornecermos um sinal alto em direção ao pino de sinal.

No entanto, esses módulos geralmente funcionam com um sinal alto ativo que fortalecerá a bobina do relé para fazer contato com o terminal comum com o terminal normalmente aberto.

5V VCC: Este pino precisa de 5V DC para funcionar. Portanto, a fonte de alimentação de 5V DC é fornecida a este pino.

Terra: Este pino conecta o terminal GND da fonte de alimentação.

Componentes do módulo de relé de 1 canal de 5Volts

Os componentes em um módulo de relé de 5 V com um único canal incluem um relé, terminal de saída, LED de status, LED de alimentação, diodo de roda livre , conector de entrada e transistor de comutação.

Retransmissão

Um relé de 5 V é revestido com material plástico de cor azul. Para cargas CA e CC, a tensão e a corrente operacionais máximas também são exibidas no relé. Este relé opera com 5V, por isso é chamado de relé de 5V.

Terminal de saída

O terminal de saída do módulo de relé está localizado no lado esquerdo, usado para fixar uma carga CA/CC e fonte de alimentação CA/CC i/p. Cada terminal do conector o/p é conectado através dos pinos NC, COM e NO do relé.

O módulo de relé consiste em parafusos usados ​​para conectar fios e cabos. A corrente máxima suportada por este módulo é 10A e a tensão máxima de contato é 250V AC e 30V DC. Cabos principais grossos são usados ​​principalmente sempre que cargas de alta tensão e corrente são usadas.

LED de estado

O LED de status é conectado usando um resistor limitador de corrente localizado no lado superior direito do módulo de relé. Portanto, este LED ilustra o status do relé ativando o relé e a bobina através de um pino de sinal. A CC fornece através de uma bobina de relé.

LED de força

O LED de energia mostra a condição da fonte de energia conectada através do módulo de canal único. Se fornecermos a fonte de 5 V acima para ambos os pinos do módulo, como Vcc e GND, o LED será danificado devido à alta tensão.

Diodo de roda livre

A conexão deste diodo pode ser feita através da bobina para evitar o efeito EMF traseiro, chamado de diodo flyback. O tipo de bobina utilizada no relé é do tipo indutiva. Uma vez que a corrente passa por uma carga indutiva, ela gera uma tensão EMF reversa, que pode danificar o circuito. Então, esse diodo é usado principalmente para evitar esse efeito.

Conector de entrada

O conector de entrada está localizado no lado direito do módulo. Este conector é usado principalmente para fornecer uma fonte de alimentação de 5V e sinal de entrada. Além disso, ele também fornece fonte de alimentação para o LED de alimentação, bobina do relé e LED de status.

Transistor de Comutação

Normalmente, o sinal de entrada destinado a um relé provém dos pinos de Entrada/Saída (E/S) de microcontroladores, como ESP32, TM4C123, Arduino, entre outros. Contudo, a capacidade de corrente fornecida pelos pinos de Entrada/Saída (GPIO) é geralmente limitada a cerca de 20mA.

Por isso, é empregado um transistor de chaveamento neste módulo para amplificar a corrente de acordo com a necessidade do requisito mínimo de corrente da bobina do relé. Um transistor de comutação é utilizado para controlar o relé de 5V a partir do pino GPIO do microcontrolador.

Existem alguns tipos de módulos de relé que vêm equipados com um optoisolador, o qual desempenha a função de dispositivo de comutação, proporcionando isolamento óptico entre circuitos de alta e baixa tensão.

No entanto, caso você esteja utilizando um relé separado e deseje empregar múltiplos relés em seus projetos, é possível recorrer a um Circuito Integrado (CI) de acionamento de relé, que permite controlar várias sequências a partir dos pinos GPIO de um microcontrolador.

Especificações

As especificações de um módulo de relé de 1 canal incluem o seguinte.

• A alimentação de tensão varia de 3,75 V – 6 V
• A corrente quiescente é 2mA
• Quando o relé estiver ativo, a corrente será de ~70mA
• A tensão de contato mais alta de um relé é 250VAC/30VDC
• A corrente máxima é 10A

Trabalhando

O relé utiliza a alimentação de corrente para abrir ou fechar os contatos da chave. Normalmente, isso pode ser feito através de uma bobina para magnetizar os contatos da chave e arrastá-los juntos uma vez ativados. Uma mola os aciona separadamente quando a bobina não está reforçada.

Ao utilizar este sistema, existem principalmente dois benefícios, o primeiro é que a corrente necessária para ativar o relé é menor em comparação com a corrente utilizada pelos contatos do relé para comutação. A outra vantagem é que tanto os contatos quanto a bobina são isolados galvanicamente, o que significa que não há conexão elétrica entre eles.

Como usar/diagrama de circuito do módulo de relé

O diagrama do circuito do módulo de relé de canal único é mostrado abaixo. Neste circuito podemos observar como o módulo relé é ativado e desativado através de um sinal digital. Este sinal é aplicado a um pino de controle do módulo de relé. O diagrama de circuito a seguir é o diagrama interno do módulo de relé de canal único de 5 V.

No diagrama de circuito acima, o módulo de relé de canal único inclui resistores-2, transistores, LEDs-2 e um relé de 5V. Os módulos de relé estão disponíveis em dois tipos com base no tipo de sinal de controle usado para ativação do relé.

Um módulo de relé vem com um transistor NPN, enquanto outro módulo vem com um transistor PNP . Se o módulo de relé usar um transistor NPN, ele ativará o relé aplicando um sinal alto ativo ao pino de controle. Alternativamente, se um PNP for usado, o relé será ativado através de um sinal baixo ativo no pino de controle.

O que funciona no software de simulação Proteus é que, quando fornecemos um sinal alto ativo em direção ao pino de controle em um módulo de relé, a bobina no relé é ativada para tornar o relé ativo por meio da conexão do pino NO através do pino COM.

Da mesma forma, uma vez que fornecemos um sinal ativo baixo zero em direção ao pino de controle do relé, a bobina é desativada usando um diodo de roda livre para que o relé seja desativado.

Da mesma forma, para o módulo de relé baseado em PNP, o relé é ativado através de um sinal ativo baixo, enquanto um sinal ativo alto desativará o relé.

O controle de um módulo de relé de canal único de 5V pode ser feito através da interface de qualquer tipo de microcontrolador. Para isso, usamos um pino GPIO como um pino digital o/p que fornece um sinal ativo alto e baixo em direção ao pino de controle. Assim que o relé for ativado, podemos ouvir um som audível que vem do módulo.

Vantagens

As vantagens do módulo de relé incluem o seguinte.

• Um dispositivo remoto pode ser controlado facilmente
• É acionado com menos corrente, mas também pode acionar máquinas de alta potência
• Facilmente os contatos podem ser alterados
• Ao mesmo tempo, vários contatos podem ser controlados usando um único sinal
• A parte de ativação pode ser isolada
• Ele pode alternar AC ou DC
• Em altas temperaturas, funciona muito bem

Desvantagens

As desvantagens do módulo de relé incluem o seguinte.

• Quando os contatos dos módulos de relé são usados ​​ao longo do tempo, eles podem danificar
• O ruído pode ser gerado através da abertura e fechamento dos contatos.
• O tempo necessário para a troca é alto

Aplicações

Os módulos de relé são usados ​​em diferentes aplicações que incluem o seguinte.

• Usado em sistema de proteção contra sobretensão/subtensão
• Comutação de rede
• Controle de velocidade de motores através de conversores partida-triângulo
• Aparelhos elétricos automáticos
• Isolamento elétrico entre fontes de alta e baixa potência
• Luzes
• Comutação de carga de tensão CA usando menos tensão CC
• Entrega de energia isolada
• Projetos de automação residencial
• Comutação com alta corrente

Perguntas e Respostas sobre Módulos de Relé de 5V

1. Qual é a diferença entre um relé de 5V e um relé de 12V?Um relé de 5V requer uma tensão de entrada de 5V para operar, enquanto um relé de 12V necessita de 12V. A escolha entre eles depende da tensão disponível no sistema e dos requisitos do circuito.
2. Como é o processo de instalação de um módulo de relé de 5V em um projeto?A instalação envolve conectar os pinos de entrada/saída corretamente, garantir que a tensão de alimentação seja adequada e conectar as cargas aos terminais do relé conforme a necessidade do projeto.
3. É possível utilizar um módulo de relé de 5V para controlar dispositivos de alta potência, como motores elétricos?Sim, um dos principais usos de um módulo de relé de 5V é justamente controlar dispositivos de alta potência, como motores, permitindo que um sinal de baixa corrente acione cargas maiores.
4. Existem riscos associados ao uso de relés em circuitos de alta tensão?Sim, ao trabalhar com circuitos de alta tensão, é importante seguir as diretrizes de segurança para evitar choques elétricos e danos aos componentes. Isolamento adequado e manipulação cuidadosa são essenciais.
5. Quais são as limitações de velocidade para a comutação de um relé?Os relés têm uma velocidade limitada de comutação devido ao movimento físico das partes internas. Esse tempo de comutação pode variar dependendo do tipo de relé e do projeto.
6. Como garantir uma vida útil prolongada para os contatos do relé?Para prolongar a vida útil dos contatos do relé, é aconselhável evitar comutação excessiva e correntes de carga além das especificações do relé. Manter os contatos limpos e evitar operações bruscas também ajuda.
7. Existem aplicações em que um módulo de relé de 5V não seja adequado?Sim, em situações em que a corrente de acionamento é extremamente limitada ou onde a velocidade de comutação é crítica, outros dispositivos como transistores de estado sólido podem ser mais apropriados.
8. Qual é a principal diferença entre um módulo de relé com transistor NPN e PNP?A principal diferença reside na polaridade de ativação. Um módulo de relé com transistor NPN é ativado com um sinal alto, enquanto um com transistor PNP é ativado com um sinal baixo.
9. Como é feita a proteção contra picos de tensão ou reversão de polaridade em circuitos que usam módulos de relé?Para proteção contra picos de tensão, é comum usar diodos de supressão (diodos de roda livre) em paralelo com a bobina do relé. Para prevenir reversão de polaridade, fusíveis ou diodos de bloqueio podem ser implementados.
10. Quais são os fatores a considerar ao escolher um módulo de relé para um projeto específico?Ao escolher um módulo de relé, considere a tensão e a corrente necessárias para a carga, a velocidade de comutação desejada, a compatibilidade com o microcontrolador ou sistema, e se características como isolamento óptico são necessárias.

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