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Teoría 6 – El relé electromecánico

3 mayo, 2013

¿Qué es un relé , cómo funciona y cómo conectarlo a un Arduino?

El relé es un elemento electromecánico.  Consta de una bobina que, al ser atravesada por una corriente eléctrica, genera un campo magnético que atrae una placa y con ella cierra un contacto.   Es una manera  fácil y rápida de adaptar dos circuitos y aislados eléctricamente.  Por ejemplo se podría usar para controlar el encendido de una bombilla con un señal proveniente de un µC.

Su aspecto es similar a estos:

relé electromecánicorelé estado sólido

Sin embargo tiene inconvenientes, uno de ellos es que al ser mecánico tiene partes móviles que se desgastan y pueden terminar fallando.   Tampoco permite grandes velocidades de conmutación, pasar de un estado de reposo a conmutado supone mover una placa metálica y eso lleva su tiempo.  Otro problema quizá más grave es que con el tiempo se puede generar carbonilla entre los contactos de trabajo debido a las chispas que saltan al conmutar o soltar un circuito de alta tensión.  Además el relé produce un ruido, un “clack” característico cada vez que se activa o desactiva; en algunos entornos puede resultar molesto, sobre todo si la conmutación se hace a velocidades altas.

Estos son dos símbolos comunes del relé:

relé esquema 1

relé esquema 2

Se aprecian los dos contactos de la bobina marcados como L1 y L2.  Si no circula corriente por la bobina la placa está en reposo conectando de este modo la patilla “común” con la patilla NC (Normally Close, normalmente cerrada), pero si se aplica corriente entonces la placa hará contacto con el otro borne, el NO (Normally Open, o normalmente abierto).  Los dos circuitos están aislados así que podremos alimentar la bobina con 5V, por ejemplo con la salida del Arduino, y conectar en el otro circuito una carga de más tensión, por ejemplo 220V / 3 A; las características dependerán del relé.

En la siguiente fotografía se pueden ver marcados cada uno de estos componentes sobre el relé anterior.  Fíjate cómo el contacto móvil está conectado al contacto marcado como NC y mantiene una ligera separación con el otro contacto; en cuanto se aplique tensión en la bobina, el contacto móvil cerrará circuito con ese otro contacto.

relé electromecánico - explicado

Algo que debes tener muy presente siempre en un circuito con relé es la fuerza electromotriz autoinducida (FEM).  Al circular corriente por la bobina se crea un campo magnético, pero en el momento de desconectarla ese campo magnético induce un campo eléctrico de signo opuesto en la bobina que puede llegar a dañar el circuito de control conectado a ésta.  Por esto muchas veces verás los circuitos de control de un relé protegidos de la siguiente manera:

circuito relé

En lugar de conectar directamente la salida del Arduino a la bobina, se suele intercalar un transistor funcionando en corte-saturación (si hay un “1” lógico a la salida del Arduino, el transistor se satura y se comporta como un interruptor cerrado; si hay un “0” lógico el transistor se comporta como un interruptor abierto)  Las dos resistencias sirven para limitar la corriente y polarizar la base del transistor.  El diodo no afectará al funcionamiento normal del circuito, sólo cuando el transistor se encuentre en corte (no conduciendo) cerrará el circuito de la bobina permitiendo descargarse y absorbiendo de este modo la corriente autoinducida.  En el ejemplo hemos conectado la carga a una tensión de +150V con respecto a masa, al estar aislada del circuito de la bobina, ésta se mantendrá protegida.

Hoy en día el relé electromecánico se ha sustituido por otros dispositivos como los triacs que no poseen partes móviles y pueden funcionar a frecuencias de conmutación mayores.

Detalles curiosos: Las primeras computadoras electrónicas usaban válvulas de vacío y relés como lógica de control.  El nueve de septiembre de 1947 los técnicos que operaban la computadora Mark II se percataron de un comportamiento erróneo de la máquina, los cálculos que realizaban no eran correctos.  Encontraron el problema tras muchas horas de búsqueda: una polilla se había colado entre los contactos de uno de los relés, concretamente el relé número 70 del panel F.  Se considera el primer bug documentado en una computadora.

Recuerda que nos mudamos. nuestra nueva dirección es:

http://arrizen.com

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From → Electrónica

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