Az elektromos relék két kategóriába sorolhatók, nevezetesen elektromechanikus relék és szilárdtestrelék.
Elektromechanikus relék
Az elektromechanikus relék olyan eszközök, amelyek elektromágneses jellegűek, és a relék körüli kis bemeneti teljesítményű egyenáramú vagy váltakozó áramú jel által generált mágneses fluxust a relék elektromos érintkezőit működtető mechanikai erővé alakítják. A leggyakrabban használt elektromechanikus relék áramkörrel rendelkeznek; nedvszívó vasmag köré tekerve; amely primer áramkörként ismert.
A vasmagnak van egy rögzített része, amelyet járomnak neveznek, és egy armatúra, amely egy mozgatható rugós rész, amely lezárja a mozgatható armatúra és a rögzített elektromos tekercs közötti légrést, így teljessé teszi a mágneses tér áramkörét. Az armatúra lezárja a hozzá rögzített érintkezőket, és szabadon mozoghat a generált mágneses tér között forgási vagy csuklós helyzetének köszönhetően. Egy rugó vagy rugók csatlakoznak az armatúra és a járom közé, hogy létrehozzák a visszatérő löketet, hogy visszaállítsák a csatlakozásokat eredeti helyzetükbe, amikor a relé tekercs feszültségmentes vagy kikapcsolt állapotban van.
Elektromechanikus relé felépítése
A fenti ábra az egyszerű relét mutatja, amely két elektromosan vezető érintkezővel rendelkezik. A relék lehetnek „Normálisan nyitott” vagy „Normálisan zártak”. Az érintkezőpár jellemzője: Normálisan nyitott vagy érintkező, az egyik pár pedig Normál zárt vagy szakadt érintkező. A Normally Open kontaktusoknál az érintkezők nyitva vannak, ha nincs bemeneti áram, csak akkor zárnak, ha téráram van, míg a Normálisan zárt érintkezőknél az érintkezők zárva vannak, ha nincs bemeneti táp, csak akkor vannak nyitva, ha van mezőáram. Ezeket a kifejezéseket alapértelmezés szerint a kikapcsolt állapotban lévő feszültségmentesített áramkörökre használják.
A relék érintkezői elektromosan vezető fémdarabok, egymással érintkezve kiegészítik az áramkört, és ugyanúgy vezetik át az áramkört, mint a kapcsolók. Nyitott állapotban nagyon nagy ellenállásuk van megaohmban, és nyitott áramkörként működnek, míg zárt állapotban zárt kapcsolóként működnek, ideális esetben nulla ellenállásúak, de mindig van egy bizonyos érintkezési ellenállás amelyet „ON ellenállásnak” neveznek.
Az új érintkezőknek és reléknek nagyon alacsony a BE-ellenállása, mert csúcsaik szépek és újak, de idővel ez az ellenállás növekedni fog. Az érintkezőkben ívelés figyelhető meg, amelyet az érintkezők csúcsainak sérülésének neveznek, ha nincsenek megfelelően védve a nagy kapacitív és induktív terhelésektől. Mivel az áram átfolyik az érintkezőkön, amikor csatlakoztatva vannak, és ha nem szabályozzák, az ívelési hatás folyamatosan növekszik, így az ellenállás nagy lesz, ami végül az érintkezők szakadását és nem vezetőképességét eredményezi, még akkor is, ha zárt állapotban vannak.
Az ívelési hatások és a nagy „BE-ellenállás” csökkentése érdekében, valamint élettartamuk növelése érdekében a modern vezetőcsúcsok különböző ezüstötvözetekből készülnek vagy bevonják őket. Ezek közé tartozik az Ag (finom ezüst), AgCu (ezüst réz), AgCdO (ezüst-kadmium-oxid), AgW (ezüst wolfram), AgNi (ezüst nikkel), platina, arany és ezüstötvözetek és AgPd (ezüst-palládium).
A reléérintkezők hosszú élettartama a szűrési technikával érhető el, amely a reléérintkezőcsúcsokkal párhuzamosan egy Snubber Circuit néven ismert ellenállás-kondenzátor hálózat hozzáadásával érhető el. Ez az RC áramkör rövidre zárja a magas feszültséget, ami végül elnyomja az íves hatást.
Az elektromechanikus relék osztályozása érintkezőtípusok alapján
Mivel a NO és az NC leírja, hogy az érintkezők hogyan kapcsolódnak egymáshoz, működésük alapján is osztályozhatók. Ezeket egy vagy több pólusnak is nevezett kapcsolóérintkező összekapcsolásával lehet elkészíteni, amelyek tovább csatlakoztathatók a relé tekercsek feszültség alá helyezésével, így négy különböző érintkezőtípus jön létre:
| típus | Leírás | Alkalmazás |
| Egypólusú egydobás (SPST) | Egypólusú és egyetlen kimenettel rendelkezik. Vagy zárva lesz, vagy teljesen lekapcsolva, nincs közte. | Kiválóan alkalmasak a be- és kikapcsolásra. |
| Egypólusú kettős dobás (SPDT) | Egy bemenettel és két eltérő kimenettel rendelkezik. Két különböző áramkört tud vezérelni egyetlen bemeneten keresztül. | Vezérlőáramkörökben és PLC-rendszer kimeneti kapcsolóiban használatosak. |
| Kétpólusú egydobás (DPST) | Két bemenete és két kimenete van. Mindegyik kivezetése lehet kikapcsolt (nyitott) vagy bekapcsolt (zárt) helyzetben. | Termosztátként használják az elektromos fűtési terhelés szabályozására. |
| Double Pole Dupla dobás (DPDT) | Két bemenete és négy kimenete van. Mindegyik bemenet két kimenetnek felel meg.két különböző áramkört tud egyszerre vezérelni. | Használják a tápegység kiválasztásához és a világítás szabályozásához stb. |
A szilárdtest relék
A szilárdtest-reléknek nincs mozgó alkatrésze, de a szilárdtest-félvezetők optikai és elektromos jellemzőit használják fel az elszigetelés létrehozására és a kapcsolási funkciók végrehajtására. Mivel az elektromechanikus reléktől eltérően nincsenek mozgó alkatrészeik, az alkatrészek nem kopnak és kopnak. Teljes szigetelést biztosítanak a kimeneti és bemeneti érintkezők között, nyitott állapotban nagyon nagy ellenállással, vezető állapotban pedig nagyon kicsivel. Funkciójukban hasonlóak az elektromechanikus relékhez, mivel kapcsolási műveleteket is végeznek. A legtöbb IC logikai családdal kompatibilisek további erősítők, meghajtók vagy pufferáramkörök használata nélkül, alacsony bemeneti vezérlési teljesítményigényük miatt. A túlmelegedés elkerülése érdekében azonban megfelelően hűtőbordákra kell szerelni őket.
Szilárdtest relé
A váltakozó áramú szinuszos hullámforma nulla keresztezési pontján az AC típusú félvezető relé „BE” kapcsol, és megakadályozza a nagy bejövő áramokat. A nagy kapacitív és induktív terhelések kapcsolása során az RC Snubber áramkört használják a zaj és a feszültség tranziens tüskék kiküszöbölésére. Mivel a kimeneti kapcsolóeszköz egy szilárdtest félvezető relé, a kimeneti feszültségesés nagyon magas, ami hőigényt okoz az áramkör túlmelegedésének és károsodásának elkerülése érdekében.
Bemeneti/kimeneti interfész modulok
A bemeneti/kimeneti interfész modulok szilárdtest félvezető relék speciális kialakítása, amelyek mikrokontrollereket, számítógépeket és PIC-ket valós kapcsolókhoz és terhelésekhez csatlakoztatnak. Az I/O moduloknak négy alapvető típusa létezik: CMOS logikai szintű kimenet vagy AC/DC bemeneti feszültség a TTL-hez, CMOS logikai bemenet AC vagy DC kimeneti feszültséghez és TTL. Ezek a modulok tartalmazzák az összes kötelező áramkört az elkülönítéshez és a teljes interfészhez egyetlen kis eszközön belül. Különálló félvezető modulként érhetők el, vagy 4, 8 vagy 16 csatornás készülékekbe integrálva.
Összehasonlító táblázat az elektromechanikus és a szilárdtest félvezető relék között
Az elektromechanikus relék mechanikus érintkezőket használnak a kapcsoláshoz, és mozgó alkatrészekkel rendelkeznek, míg a félvezető relék félvezető eszközöket használnak a kapcsoláshoz, és nincsenek mozgó alkatrészeik.
| Elektromechanikus relék | Szilárdtest félvezető relék |
| A kapcsoláshoz mágneses mezőket, tekercseket, rugókat és mechanikus érintkezőket használnak. | Nem használnak mozgó alkatrészeket, helyette a szilárdtest-félvezetők optikai és elektromos tulajdonságait használják. |
| A mozgó alkatrészek miatt károsodnak az alkatrészek. | Nem esnek ki az alkatrészek kopásából. |
| Korlátozott érintkezési életciklusuk van, és nagy helyiséget foglalnak el. Emellett lassú kapcsolási sebességük van. | A nagyobb helynek és a lassú sebességnek nincsenek ilyen korlátai. |
| A kis bemenetű feszültség nagy kimeneti feszültség szabályozására használható. | A kis bemenetű feszültség nagy kimeneti feszültség szabályozására használható. |
| Költséghatékonyak. | Drágák. |
| Kis feszültségű terheléseket és nagyfrekvenciás jeleket, például audio- és videojeleket tudnak váltani. | Nem tudják váltani a nagyfrekvenciás és kis feszültségű jeleket, például a video- és audiojeleket. |
| Leggyakrabban autókban és háztartási elektronikai készülékekben használhatók. | Leggyakrabban alkalmazzák a váltakozó áramú terhelések kapcsolásában, mint például a fénytompítás, a motor fordulatszám szabályozása stb. |
Következtetés
Az elektromos relé egy kapcsoló, amely külső elektromos jellel be- és kikapcsolja az elektromos áramkört. Nagy elektromos áramot tudnak szabályozni egy kis teljesítményű jelen keresztül, amelyet átalakítónak is minősítenek, mivel képesek az egyik fizikai mennyiséget a másikra változtatni. Az elektromechanikus relék mágneses mezőket, tekercseket, rugókat és mechanikus érintkezőket használnak a kapcsoláshoz. A mozgó alkatrészek miatt károsodnak az alkatrészek.
Korlátozott érintkezési élettartammal rendelkeznek, sok helyet foglalnak el, valamint lassú a kapcsolási sebességük, míg a szilárdtest félvezető relék nem használnak mozgó alkatrészeket, hanem a szilárdtest félvezetők elektromos és optikai tulajdonságait használják fel. Az alkatrészek nem kopnak, de drágák.