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Introducción a los relésUn relé es un dispositivo electromecánico que nos permite la conmutación de
una línea eléctrica de media o alta potencia a través de un circuito electrónico
de baja potencia. La principal ventaja y el motivo por el que se usa bastante en
electrónica es que la línea eléctrica está completamente aislada de la parte
electrónica que controla el relé. Es decir, podemos construir un circuito
electrónico (un temporizador, una fotocélula, etc.) y, a través de un relé,
controlar cualquier tipo de aparato conectado a la red eléctrica.
Diseño de un relé típico con descripción de sus partes
Este artículo habla de los relés usados normalmente en electrónica, es decir,
relés simples en los cuales la bobina de activación trabaja con una tensión
continua mientras que a través de los contactos podemos hacer pasar lo que
queramos (tensión continua o alternada).
Como está hecho un relé
Substancialmente, un relé esta compuesto por una bobina, una armadura
metálica y un grupo de contactos que pueden ser conmutados a través de un
campo magnético generado por la bobina.
En la imagen animada podemos observar como trabaja un relé. Cuando el
pulsador hace contacto, pasa corriente eléctrica por la bobina y por lo tanto se
crea un campo magnético. Este campo magnético atrae la armadura que,
acercándose al núcleo de la bobina, mueve los contactos del relé efectuando la
conmutación.
Animación que muestra el funcionamiento del relé
Características de un relé
Las características principales que diferencian los relés para tensión continua
son:
la cantidad y el tipo de contactos
la potencia de conmutación
la tensión de trabajo de la bobina
la corriente de la bobina (o resistencia)
Estos parámetros determinan generalmente el tamaño del relé. Mayor es la
cantidad de contactos y la potencia que estos pueden conmutar, mayor será el
tamaño de relé. Existe una amplia variedad de relés, algunos pequeños como
circuitos integrados y otros grandes como ladrillos.
Algunos tipos de relé
Cuanto más grande y potente es el relé, más corriente será necesaria para
activarlo y este es un factor muy importante cuando proyectamos el circuito
electrónico que lo comanda.
Clasificación de los relés en base a los contactos
Clasificación de los relés en base al tipo de contactos
La cantidad y el tipo de contactos que un relé dispone se especifican con siglas
en inglés que explico a continuación:
SPST: relé con un solo interruptor normal (Single Pole Single Throw)
SPDT: relé con un solo conmutador de dos vìas (Single Pole Double Throw)
DPST o 2PST: relé con dos interruptores normales (Double Pole Single Throw)
DPDT o 2PDT:relé con dos conmutadores de dos vias (Double Pole Double
Throw)
Como se ve en el elenco, la letra inicial de la sigla puede ser reemplazada por
un número que indica la cantidad de conmutadores. Por lo tanto 4PDT sería un
relé con 4 conmutadores de dos vías cada uno.
En la figura podemos ver el diseño de un relé con dos conmutadores (DPDT)
visto desde abajo. Este tipo de relé es el que yo más uso porque es bastante
versátil.
Ejemplo de contactos de un relé DPDT
No obstante este relé tenga dos conmutadores, en la mayor parte de los casos,
se necesita solo uno de ellos. El segundo conmutador podemos aprovecharlo
conectándolo en paralelo con el primero como se ve en la figura. Haciendo así,
obtenemos dos ventajas: la primera es que mejoramos la calidad de los
contactos, especialmente con relés ya muy usados. La otra ventaja es que
podemos controlar corrientes más elevadas respecto a un solo conmutador
conectado. Por ejemplo, un relé con corriente máxima de 2 Amp. por contacto,
conectando dos conmutadores en paralelo podemos llegar a 4 Amp.
Conexión de los dos conmutadores de un relé DPDT en paralelo
Conectando un relé
El modo más simple para controlar un relé es a través de un pulsador o un
interruptor alimentado con baja tensión continua como se ve en la figura. En el
ejemplo, el relé tiene una bobina para 12VDC que es el tipo más usado como
interfaz para circuitos electrónicos de control. Como pueden ver, los cables que
van al pulsador son de baja tensión y baja corriente, pudiendo por lo tanto,
usarse pulsadores, interruptores y cables de conexión de baja tensión y sin
peligro de electrocución.
Conexión de una lámpara a un relé
En la figura sucesiva podemos ver una animación del circuito anterior. El
pasaje de corriente por la bobina de 12V crea un campo magnético que mueve
la armadura y conmuta los contactos principales. Como pueden notar, la
lámpara y los contactos del relé se encuentran conectados a la tensión de la
red eléctrica pero esta parte está aislada respecto a los 12V de la bobina y del
pulsador.
Animación del encendido de una lámpara a través de un pulsador
Como explicado en la parte relacionada con los contactos, en los conmutadores
tenemos un tercer contacto conocido como NC, es decir "normalmente cerrado"
(NC: "normally closed" en inglés) que nos permite de trabajar al contrario, es
decir, cuando el relé se activa la lámpara se apaga. En la figura animada
podemos ver un relé que en condiciones de reposo (no activado) mantiene
encendida una lámpara gracias al contacto NC. El mismo circuito con el relé
activado apaga la lámpara mientras que la otra se enciende.
Animación que muestra el encendido alternado de dos lámparas gracias al contacto NC
No obstante los diseños realísticos sean más claros y fáciles de entender, en
electrónica se trabaja con circuitos compuestos por símbolos gráficos.
Lamentablemente no existe un estándar universal adoptado por todo el mundo,
no obstante varios intentos de uniformar los símbolos por parte de
organizaciones internacionales a lo largo del tiempo. Por suerte, las diferencias
no son muy significativas y sin necesidad de mucho entrenamiento, se aprende
a reconocer los componentes electrónicos sin problemas. En la figura les
muestro el sistema de relé y pulsador con los símbolos que yo generalmente
uso.
Símbolo de un relé
Cuanto interrumpimos la corriente que pasa por la bobina, el campo magnético
presente en el relé induce en los terminales de la misma bobina, por un breve
momento, una tensión muy elevada de polaridad opuesta. Este pico de tensión
se conoce con el término "extra tensión de apertura" o "extra corriente de
apertura". La explicación detallada del fenómeno va más allá de los objetivos
de este artículo, la cosa importante es saber que existe y que a la larga, daña
los contactos del pulsador.
Conexión de un diodo en paralelo con la bobina para eliminar la "extra corriente de
apertura"
Para evitar el envejecimiento prematuro de los contactos, la solución más
simple es la de conectar en paralelo con la bobina un diodo rectificador
inversamente polarizado en modo tal que durante el funcionamiento del relé, el
diodo no trabaja mientras que, cuando desconectamos el interruptor o el
pulsador, el diodo absorbe dicha energía residual de polaridad opuesta. El uso
de un diodo con el circuito del pulsador mostrado es muy aconsejable mientras
que es fundamental si controlamos nuestro relé con un transistor porque este
sobreimpulso puede dañar el transistor como explicaré en mi artículo "Como
controlar un relé con transistores". Generalmente yo uso diodos rectificadores
comunes como por ejemplo el 1N4007.
Conexión del diodo supresor y de un led indicador en paralelo con la bobina
Para terminar, podemos agregar un led que nos indique cuando el relé esta
accionado como se ve en la figura. La resistencia en serie, en el caso de 12V
puede ser de 1,8K.
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