Relee de semnal - Înțelegerea noțiunilor de bază

Releele sunt dispozitive electronice valoroase utilizate pe scară largă, existând încă din 1835. În ciuda vârstei lor, ele continuă să joace un rol important în diverse industrii. Aceste dispozitive permit controlul de la distanță al unui circuit, ceea ce le face utile în aplicațiile de mare amploare. Chiar și primele computere au fost construite folosind un număr mare de relee pentru funcțiile logice booleene. O subcategorie majoră de relee este reprezentată de releele de semnal, care au utilizări specifice și care îndeplinesc adesea un rol important în comunicații. Acest articol va oferi o introducere a releelor de semnal, și va prezenta ce sunt acestea, care sunt diferențele dintre ele când sunt comparate, criteriile cheie de selecție și multe altele.

Bazele releelor de semnal

În esență, releele de semnal sunt întrerupătoare electromecanice acționate electric, care controlează fluxul de curent într-un circuit. Acestea funcționează prin utilizarea unei forțe magnetice, produse de un curent de control care trece printr-o bobină aflată în apropierea contactelor, pentru a deplasa piesele mobile interne sau contactele între pozițiile deschis și închis. Acest lucru permite unui semnal mic să controleze un semnal mai mare. Ele sunt similare cu releele de putere, dar sunt concepute pentru a gestiona tensiuni și curenți de joasă tensiune, de obicei sub 2 amperi, și pentru a comuta semnale de joasă putere cu tensiuni nominale cuprinse, de obicei, între 5 V_c.c. și 30 V_c.c. Din acest motiv, acestea sunt cunoscute și sub denumirea de „relee de semnal scăzut”.

După cum s-a menționat mai sus, releele de semnal reprezintă un tip de releu electromecanic cel mai bine adaptat pentru aplicații de tensiune și curent de valori reduse, cu contacte special concepute pentru putere scăzută. În timp ce releele de putere, care pot gestiona curenți și tensiuni mai mari, pot fi mai economice pentru anumite aplicații, acestea pot și să corupă semnalele de putere joasă din circuitele audio sau video, ceea ce face ca releele de semnal să fie o alegere mai potrivită. Releele de semnal vin în capsule mici, perfecte pentru montarea pe placă și oferă timpi de comutare mai rapizi. De obicei, acestea sunt mai puțin costisitoare decât releele cu semiconductori și nu sunt afectate de fenomenele tranzitorii de tensiune sau de curent și nu sunt sensibile la EMI/RFI. În plus, datorită puterii mici pe care o pot gestiona, acestea generează mai puțină căldură decât releele cu semiconductori și, prin urmare, de obicei, nu necesită implementarea soluțiilor de gestionare termică în circuit.

Figura 1: o comparație de bază a releelor de nivel scăzut și de nivel înalt. (Sursă imagine: Same Sky)

Avantajele releelor de semnal

Releele de semnal, ca și alte relee electromecanice, oferă o varietate de beneficii în cadrul proiectelor, printre care:

• Simplitate în proiectare
• Izolare electrică
• Funcționare robustă
• Economii de costuri la cablarea pe distanțe lungi
• Multiple opțiuni de ambalare și caracteristici
• Imunitate la EMI/RFI

Atunci când sunt adaptate în mod corespunzător la cerințele de putere ale circuitului, releele de semnal oferă și avantaje suplimentare, cum ar fi:

• Ușurință de operare
• Dimensiuni reduse
• Costuri accesibile
• Rezistență la șocuri mecanice
• Izolație ridicată între bobina internă și contacte

Specificații cheie și selectarea releelor de semnal

Atunci când se selectează un model de releu de semnal pentru un proiect, există mai mulți factori care trebuie luați în considerare, printre care:

• Tensiunea nominală: tensiunea maximă pe care releul o poate comuta, măsurată, de obicei, în V_c.c. sau V_c.a.
• Valoarea nominală a curentului: curentul maxim pe care îl poate comuta releul, măsurat în amperi.
• Rezistența de contact: rezistența, măsurată în ohmi, adăugată la circuitul de sarcină.
• Tensiunea bobinei: tensiunea nominală de control pentru bobina releului.
• Curentul bobinei: curentul nominal pe care îl suportă bobina la tensiunea nominală a bobinei.
• Forma contactului: configurația comutatorului releului (numărul de poli și configurația normal deschisă sau normal închisă). De exemplu, SPDT (1 formă C) și DPDT (2 forme C).
• Valorile nominale ale contactelor: valorile curentului și ale tensiunii pentru o performanță garantată a releului. De exemplu, aceasta este exprimată de obicei ca 1 A la 30 V_c.c.
• Timpul de comutare: viteza de funcționare a releului de la momentul aplicării curentului de comandă până la închiderea contactelor sau invers.
• Tipul de montare: metoda de montare a aplicației. Aceasta se face, de obicei, fie prin orificii, fie prin montare pe suprafața plăcii de circuite imprimate.
• Rezistența dielectrică: tensiunea maximă pe care o poate tolera un releu fără a se deteriora pentru o anumită perioadă de timp.
• Temperatura de funcționare: intervalul specificat de temperaturi la care un releu poate funcționa în siguranță și cu succes fără degradare.

Cu ajutorul listei de mai sus, un inginer poate începe procesul de alegere a unui releu de semnal pentru un proiect. Pentru început, determinați tensiunea și curentul nominale necesare pe baza sarcinii maxime de comutare a circuitului. Este important să rețineți că releele de semnal comută, de obicei, 2 A sau mai puțin.

Apoi, identificați tipul și tensiunea de comandă necesară, fie de c.a., fie de c.c., și specificați numărul de poli/circuite care urmează să fie comutate. De asemenea, circuitul/aranjamentul de comutare trebuie să fie normal deschis (NO) sau normal închis (NC)?

În cele din urmă, luați în considerare metoda de montare a dispozitivului în circuit, cum ar fi montarea pe panou, pe șină DIN, pe suprafață sau prin orificii. Prin determinarea parametrilor specifici necesari, se poate identifica un releu care să satisfacă cerințele sistemului fără a fi supraspecificat.

Figura 2: etapele generale de selectare a unui releu de semnal. (Sursa imaginii: Same Sky)

Aplicațiile releelor de semnal

Releele de semnal, datorită capacităților lor de comutare de putere scăzută, au fost implementate într-o gamă largă de aplicații, atât de consum cât și comerciale. Acestea oferă o soluție eficientă pentru dispozitivele de rețea care necesită semnale pe distanțe lungi cu tensiune și curent mai mari decât cele pe care majoritatea dispozitivelor electronice le pot gestiona în mod nativ. Releele de semnal sunt, de asemenea, utile în aplicații cu reacție rapidă care nu necesită atât de multă putere ca un releu de putere. În plus, în mediile de zi cu zi, cum ar fi casele și birourile, un termostat funcționează la tensiune și curent de valori mici, dar trebuie să trimită un semnal către cazan sau unitatea de aer condiționat (AC). Un releu de semnal poate prelua semnalul de control de mică putere și îl poate folosi pentru a transmite mesajul către unitatea de încălzire sau de aer condiționat, permițându-le să aplice acțiunile corespunzătoare.

Concluzie

Pe măsură ce sistemele electronice continuă să avanseze tot mai mult, apare adesea necesitatea unei izolări electrice complete între un semnal de comutare și semnalul care este comutat. Releele de semnal oferă o soluție pentru controlul în siguranță al curentului și al tensiunii de la distanță.

Aceste dispozitive sunt utilizate pe scară largă într-o varietate de produse și sisteme industriale și de consum pentru a comuta puterea în diferite tipuri de circuite. După identificarea cerințelor unui proiect, Same Sky oferă o gamă de relee de semnal pentru a îndeplini cerințele unui inginer de comutare a curentului de nivel scăzut.