A principal utilização dos relês é permitir chavear correntes e tensões não compatíveis com o circuito de chaveamento, ou seja, como Arduino.
Os relês são compostos de:
O contato NF, normalmente fechado, é aquele que quando a bobina não está energizada está em contato com a armadura.
Quando a bobina é energizada, ela se torna um eletroimã que tem por finalidade atrair a armadura e fazê-la encostar no contato NA, normalmente aberto. Assim, quando a bobina é percorrida por uma corrente elétrica é criado um campo magnético que atua sobre a armadura, atraindo-a.
Desta forma, fechamos o circuito contectado ao contato comum e ao contato NA.
Desta forma, é possível controlar uma lâmpada de 127 V AC com o Arduino alimentado em 5 V DC.
Módulo de 4 relês para Arduino
Vídeo Aula
Funcionamento
Os relês são compostos de:
- Eletroímã (bobina) - constituído por fio de cobre em torno de um núcleo de ferro que fornece um caminho de para o fluxo magnético;
- Armadura de ferro móvel;
- Conjuntos de contatos (NA e NF);
- Mola de rearme;
- Terminais - estes podem variar dependendo da aplicação.
Partes de um relê
Símbolo do Relê no Fritzing
O contato NF, normalmente fechado, é aquele que quando a bobina não está energizada está em contato com a armadura.
Relê sem que a bobina esteja acionada
Desta forma, fechamos o circuito contectado ao contato comum e ao contato NA.
Relê com a bobina acionada. A armadura foi comutada
Vantagens dos Relês
Uma das características do relé é que ele pode ser energizado com correntes muito pequenas em relação à corrente que o circuito controlado exige para funcionar. Isso significa a possibilidade de controlarmos circuitos de altas correntes como motores, lâmpadas e máquinas industriais, diretamente a partir de dispositivos eletrônicos fracos como transistores, circuitos integrados, fotoresistores, etc.
A corrente fornecida diretamente por um transistor de pequena potência da ordem de 0,1A não conseguiria controlar uma máquina industrial, um motor ou uma lâmpada, mas pode ativar um relé e através dele controlar a carga de alta potência.
Outra característica importante dos relés é a segurança dada pelo isolamento do circuito de controle em relação ao circuito que está sendo controlado. Não existe contato elétrico entre o circuito da bobina e os circuitos dos contatos do relé, o que significa que não há passagem de qualquer corrente do circuito que ativa o relé para o circuito que o controla.
Se o circuito controlado for de alta tensão, por exemplo, este isolamento será de muita importância para a segurança.
Do mesmo modo, podemos controlar circuitos de características completamente diferentes usando relés: um relé, cuja bobina seja energizada com apenas 6 ou 12V, pode perfeitamente controlar circuitos de tensões mais altas como 110V ou 220V.
Exemplo de Aplicação
Atenção:
Trabalhar com tensão AC pode ser muito perigoso. Consulte sempre um eletricista antes de realizar um projeto como esses.
Antes de começar a trabalhar com tensão AC, inicie com circuitos DC pois são muito mais seguros. Ou seja, em vez de iniciar acionando uma lâmpada AC, inicie acionando um LED.
Esse é um relê que sua bobina é acionada com 5 VDC e que nos contatos é permitido até 15 Amperes em 125 VAC ou 15 Amperes a 24 VDC.
O relé que tomamos como exemplo para analisar o funcionamento possui uma bobina e um único contato que abre ou fecha.
Na prática, entretanto, os relés podem ter diversos tipos de construção, muitos contatos e apresentar características próprias sendo indicados para aplicações bem determinadas.
As saídas digitais do Arduino UNO permitem no máximo 40 mAmp por pino. Alguns relês necessitam de 75 mAmps para as suas bobinas. Assim, como a maioria das bobinas dos relês consomem mais corrente do que os pinos podem fornecer, será necessário acionar o relê atraves de um transistor como indicado no circuito abaixo.
No momento em que um relé é desenergizado, as linhas de força do campo magnético da bobina, que se encontram em seu estado de expansão máxima, começam a se contrair. Nesta contração, as espiras da bobina do próprio relé são cortadas, havendo então a indução de uma tensão. Esta tensão tem polaridade oposta àquela que criou o campo e pode atingir valores muito altos.
O valor desta tensão depende da velocidade de contração do campo (di/dt) e da indutância da bobina (L). Se o componente que faz o acionamento do relé não estiver dimensionado para suportar esta tensão, se não houver uma proteção adequada, sua queima será inevitável.
Para essa proteção, são empregados diodos em paralelo à bobina. A função deste diodo é evitar que essa tensão reversa chegue ao Arduino.
Importante: alguns módulos de relê para Arduino já incluem os diodos de proteção e os transistores.
Para se identificar os terminais de um relê ou mesmo para testá-lo, utilizamos um multímetro e uma fonte de energia para fazer o seu acionamento.
coloque o multímetro na escala mais baixa para a medida de resistência ou no modo de medida de continuidade;
Os relês se diferenciam pelo número de armaduras e o número de contatos.
Mais contatos e mais armaduras permitem um maior número de conexões, porém incrementam o custo.
Abaixo um exemplo de aplicação com um relê DPDT:
A bobina do relê é alimentada com 12 volts. Os LEDs alimentados com 5 volts e o motor e ventilador alimentados com 9 volts. Quando a bobina está energizada, acende o LED vermelho e é acionado o ventilador, de outra forma, fica ligado o motor e aceso o LED verde.
2) Quais as duas principais vantagens dos relês?
3) O que é um contato NA?
4) O que é um contato NF?
5) Porque se deve acionar um relê através de um transistor?
6) Porque se deve utilizar um diodo em paralelo com a bobina do relê?
7) Ao medir com um multímetro os terminais de um relê, onde será encontrada a maior leitura de resistência?
8) Com a bobina do relê desligada, qual será a leitura de resistência entre o terminal comum e o terminal NF?
Projeto com relê no Tinkercad
Entendendo Relês
Esse é um relê que sua bobina é acionada com 5 VDC e que nos contatos é permitido até 15 Amperes em 125 VAC ou 15 Amperes a 24 VDC.
O relé que tomamos como exemplo para analisar o funcionamento possui uma bobina e um único contato que abre ou fecha.
Na prática, entretanto, os relés podem ter diversos tipos de construção, muitos contatos e apresentar características próprias sendo indicados para aplicações bem determinadas.
Utilizando os Relês
As saídas digitais do Arduino UNO permitem no máximo 40 mAmp por pino. Alguns relês necessitam de 75 mAmps para as suas bobinas. Assim, como a maioria das bobinas dos relês consomem mais corrente do que os pinos podem fornecer, será necessário acionar o relê atraves de um transistor como indicado no circuito abaixo.
No momento em que um relé é desenergizado, as linhas de força do campo magnético da bobina, que se encontram em seu estado de expansão máxima, começam a se contrair. Nesta contração, as espiras da bobina do próprio relé são cortadas, havendo então a indução de uma tensão. Esta tensão tem polaridade oposta àquela que criou o campo e pode atingir valores muito altos.
O valor desta tensão depende da velocidade de contração do campo (di/dt) e da indutância da bobina (L). Se o componente que faz o acionamento do relé não estiver dimensionado para suportar esta tensão, se não houver uma proteção adequada, sua queima será inevitável.
Para essa proteção, são empregados diodos em paralelo à bobina. A função deste diodo é evitar que essa tensão reversa chegue ao Arduino.
Importante: alguns módulos de relê para Arduino já incluem os diodos de proteção e os transistores.
Como identificar os terminais de um relê
Imagem
vídeo aula sobre identificação de terminais de relês
Para se identificar os terminais de um relê ou mesmo para testá-lo, utilizamos um multímetro e uma fonte de energia para fazer o seu acionamento.
- inicie o teste de dois em dois terminais;
- a maior medida de resistência será aquela dos terminais da bobina;
- entre o terminal C e o terminal NF deverá haver uma resistência muito baixa;
- entre o terminal C e o terminal NA deverá haver uma resistência alta, já que não existe ligação entre eles.
- alimente a bobina e veja se houve mudanças entre as medidas de resistência dos terminais NF e NA.
Tipos de Relês
- SPST - single pole, single throw - 1 armadura, 1 contato
- SPDT - single pole, single throw - 1 armadura, 2 contatos
- DPST - double pole, single throw - 2 armaduras, 1 contato
- DPDT - double pole, double throw - 2 armaduras, 2 contato
Mais contatos e mais armaduras permitem um maior número de conexões, porém incrementam o custo.
Abaixo um exemplo de aplicação com um relê DPDT:
A bobina do relê é alimentada com 12 volts. Os LEDs alimentados com 5 volts e o motor e ventilador alimentados com 9 volts. Quando a bobina está energizada, acende o LED vermelho e é acionado o ventilador, de outra forma, fica ligado o motor e aceso o LED verde.
Exercícios
1) O que é um relê?2) Quais as duas principais vantagens dos relês?
3) O que é um contato NA?
4) O que é um contato NF?
5) Porque se deve acionar um relê através de um transistor?
6) Porque se deve utilizar um diodo em paralelo com a bobina do relê?
7) Ao medir com um multímetro os terminais de um relê, onde será encontrada a maior leitura de resistência?
8) Com a bobina do relê desligada, qual será a leitura de resistência entre o terminal comum e o terminal NF?