Relés de sinais - Entendendo o básico

Os relés são um dispositivo eletrônico muito utilizado e valioso, que já existe desde 1835. Apesar de sua idade, eles continuam a desempenhar um papel importante em várias indústrias. Permitem o controle remoto de um circuito à distância, tornando-os úteis em aplicações generalizadas. Mesmo os primeiros computadores foram construídos usando um grande número de relés para funções lógicas booleanas. Uma subcategoria importante de relés é a dos relés de sinais, que têm usos específicos e muitas vezes preenchem um papel importante nas comunicações. Este artigo fornecerá uma introdução aos relés de sinais, incluindo o que eles são, suas diferenças em relação a outros relés, critérios-chave de seleção, e muito mais.

Noções básicas de relé de sinal

Os relés de sinais são essencialmente interruptores eletromecânicos que controlam o fluxo de corrente em um circuito. Eles trabalham usando uma força magnética, produzida por uma corrente de controle passando por uma bobina perto dos contatos, para mover as partes móveis internas ou contatos entre as posições abertas e fechadas. Isto permite um pequeno sinal para controlar um sinal maior. São semelhantes aos relés de potência, mas são projetados para lidar com baixa tensão e corrente, normalmente abaixo de 2 amperes, e comutam sinais de baixa potência com tensão nominal geralmente entre 5 V_CC a 30 V_CC. Devido a isso, eles também são conhecidos como "relés de sinal baixo".

Como mencionado acima, os relés de sinais são do tipo eletromecânico mais adequados para aplicações de baixa tensão e corrente, com contatos especificamente projetados para baixa potência. Embora os relés de potência, que podem lidar com correntes e tensões mais altas, possam ser mais econômicos para certas aplicações, eles também podem corromper sinais de baixa potência em circuitos de áudio ou vídeo, tornando os relés de sinal uma escolha mais apropriada. Os relés de sinais vêm em pequenos invólucros, perfeitos para a montagem de placas e oferecem tempos de comutação mais rápidos. Eles são normalmente menos caros que os relés de estado sólido e não são afetados por transientes de tensão ou corrente, ou suscetíveis a EMI/RFI. Devido ao seu manuseio de pouca energia, eles também geram menos calor que os relés de estado sólido e, portanto, normalmente não requerem soluções de gerenciamento térmico no circuito.

Figura 1: Uma comparação básica de relés de nível baixo e alto. (Fonte da imagem: Same Sky)

Benefícios do relé de sinal

Os relés de sinais, como outros relés eletromecânicos, oferecem uma variedade de benefícios em projetos, inclusive:

• Simplicidade no projeto
• Isolação elétrica
• Operação robusta
• Economia de custos em fiação de longa distância
• Múltiplas opções de encapsulamento e características
• Imunidade a EMI/RFI

Quando devidamente combinado às necessidades de energia do circuito, os relés de sinais também oferecem vantagens adicionais, tais como:

• Facilidade de operação
• Tamanho pequeno
• Custo acessível
• Resistência ao choque mecânico
• Alto isolamento entre a bobina interna e os contatos

Principais especificações e seleção de relés de sinal

Ao selecionar um modelo de relé de sinal para um projeto, há vários fatores a serem considerados, inclusive:

• Tensão nominal: a tensão máxima que o relé pode comutar, tipicamente medida em V_CC ou V_CA.
• Corrente nominal: a corrente máxima que o relé pode comutar, medida em amperes.
• Resistência de contato: a resistência, medida em Ohms, adicionada ao circuito de carga.
• Tensão da bobina: a tensão dimensionada de controle para a bobina do relé.
• Corrente da bobina: a corrente dimensionada que a bobina tira com a tensão dimensionada da bobina.
• Forma de contato: a configuração do interruptor do relé (número de pólos e configuração normalmente aberta ou normalmente fechada). Por exemplo, SPDT (1 tipo C) e DPDT (2 tipo C).
• Dimensionamento do contato: os valores de corrente e tensão para garantir o desempenho do relé. Como exemplo, isto é normalmente expresso como 1 A a 30 V_CC.
• Tempo de comutação: a velocidade de operação do relé desde quando a corrente de controle é aplicada até quando os contatos se fecham, ou vice-versa.
• Tipo de montagem: o método de montagem da aplicação. Isto é tipicamente através de furo ou montagem em superfície na placa de circuito impresso.
• Rigidez dielétrica: a tensão máxima que um relé pode tolerar sem danos por um período especificado.
• Temperatura de operação: a faixa especificada de temperaturas em que um relé pode operar com segurança e com sucesso sem degradação.

Com a lista acima em mente, um engenheiro pode então iniciar o processo de escolha de um relé de sinal para um projeto. Para iniciar, determine as tensões e correntes necessárias com base na carga máxima de comutação do circuito. É importante ter em mente que os relés de sinal tipicamente comutam 2 A ou menos.

Em seguida, identifique a tensão e o tipo de controle necessários, seja ca ou cc, e especifique o número de pólos/circuitos a serem comutados. Além disso, o arranjo do circuito/comutação precisa ser normalmente aberto (NA) ou normalmente fechado (NF)?

Finalmente, considere o método de montagem do dispositivo no circuito, tal como montagem em painel, trilho DIN, montagem em superfície ou furo passante. Ao determinar os parâmetros específicos necessários, é possível identificar um relé que atenda às necessidades do sistema sem ser superdimensionado.

Figura 2: As etapas gerais de seleção de um relé de sinal. (Fonte da imagem: Same Sky)

Aplicações de relé de sinal

Os relés de sinal, devido a sua capacidade de comutação de baixa potência, foram implementados em uma ampla gama de aplicações, tanto de consumo como comerciais. Eles fornecem uma solução eficiente para dispositivos de rede que requerem sinais de longa distância com tensão e corrente maiores do que a maioria da eletrônica pode lidar nativamente. Os relés de sinal também são úteis em aplicações de resposta rápida que não requerem tanta potência quanto um relé de potência. Além disso, em ambientes cotidianos como casas e escritórios, um termostato opera com baixa tensão e corrente, mas precisa enviar um sinal para o forno ou unidade de ar-condicionado (AC). Um relé de sinal pode pegar o pequeno sinal de controle de baixa potência e usá-lo para transmitir a mensagem para a unidade de aquecimento ou AC, permitindo que tomem a ação apropriada.

Conclusão

Como os sistemas eletrônicos continuam a se tornar mais avançados, a necessidade de isolamento elétrico completo entre um sinal de comutação e o sinal que está sendo comutado muitas vezes surge. Os relés de sinal fornecem uma solução para o controle seguro de corrente e tensão à distância.

Estes dispositivos são amplamente utilizados em uma variedade de produtos e sistemas industriais e de consumo para comutar a alimentação em diferentes tipos de circuitos. Após identificar os requisitos de um projeto, a Same Sky oferece uma gama de relés de sinal para atender às necessidades de comutação de corrente de nível baixo de um engenheiro.