Relè : cenni. - Laboratorio scolastico

Relè : cenni.
I relè sono dei dispositivi elettromeccanici molto diffusi
nelle apparecchiature elettroniche e negli impianti elettrici,
sia in campo civile che industriale. Si differenziano per
caratteristiche tecniche di funzionamento, come la tensione
nominale di eccitazione in volt, e la portata di corrente in
ampere dei contatti; si differenziano per il numero ed il tipo
di contatti che supportano e per le dimensioni fisiche degli
stessi relè; si differenziano per il tipo di grado di
isolamento ed il tipo di installazione se su circuito stampato
piuttosto che su zoccolo o per fissaggio a parete; e non
ultimo si differenziano per il loro principio di funzionamento
se di tipo elettromeccanico o elettronico. Insomma la famiglia
dei relè è molto vasta nel mondo elettrico ed elettronico, ed
in genere si sceglie il relè in funzione della destinazione
d’uso e delle caratteristiche della tensione di alimentazione
disponibile e della portata richiesta dal carico da comandare
ed anche dalla tipologia di quest’ultimo.
Come ogni dispositivo elettrico ed elettronico anche il relè
ha il suo simbolo grafico con il quale viene rappresentato
negli schemi elettrici …
Esso viene indicato da un rettangolo che sta a rappresentare
la bobina del relè con i suoi due terminali in genere indicati
con A1-A2 , e di lato sono rappresentati i contatti che quel
tipo di relè supporta, i contatti possono essere di tipo
normalmente aperto (NO = normaly open) o normalmente chiuso
(NC=normaly closed) questi vengono indicati in alcuni casi con
dei numeri o direttamente con la sigla NO ed NC, e nel caso di
contatti deviati si trova indicato il terminale comune con la
lettera C, fatto salvo poi la possibilità di trovare dei
contatti temporizzati quindi ritardati all’apertura o alla
chiusura ad esempio, ma questo vale nel caso di relè
temporizzati.
Ovviamente le informazioni delle caratteristiche del relè :
tipo ed ampiezza della tensione di alimentazione in volta,
portata dei contatti in ampere, riferimento delle connessioni
per il cablaggio, ed altre info specifiche sulle tipologie di
carico e quindi di applicazioni del relè si possono evincere
dal relativo datasheet, mentre le info relative alle
connessioni in genere sono serigrafate sul relè stesso.
A seguire nell’immagine “resistore” ci mostra un relè della
Omron per circuito stampato con contatto deviato , sul quale
si può vedere serigrafato lo schema di connessione, ovvero i
riferimenti per la bobina ed il contatto deviato …
Quindi riassumendo il relè è un dispositivo di tipo
elettromeccanico che si può comandare a distanza con un
semplice pulsante, in serie alla tensione di alimentazione
nominale fornita ai capi della bobina. Pertanto quando la
bobina verrà eccitata attraverso il suo nucleo attrarrà
l’ancora che a sua volta con opportune leve azionerà delle
molle che chiuderanno/apriranno dei contatti elettrici.Si è
visto in una precedente esposizione il principio di
funzionamento di un relè elettromagnetico.
Di seguito l’immagine di un relè “aperto” con l’indicazione
degli elementi che lo costituiscono, si è utilizzato un relè
con contatto di scambio deviato del tipo per circuiti
stampati, anche se concettualmente non differisce dai relè per
applicazioni civili e/o industriali, se non per forma e
dimensioni…
L’utilizzo del termine relè elettromagnetico fin qui
utilizzato non è stato un caso, ma si è voluto sottolineare il
principio di funzionamento di questo relè che sfrutta l’azione
del campo magnetico generato dalla corrente elettrica che
scorre nella bobina, e tale campo va ad agire su di un’ancora
che azionerà un determinato numero di contatti.
Diverso invece è un altro tipo di relè, quello elettronico o
meglio noto come relè statico, proprio perché non ha parti in
movimento, poiché lo stato dei contatti cambia grazie ad un
componente elettronico opportunamente polarizzato, di seguito
una loro immagine, lascio però questo tipo di relè ad un’altra
eventuale esposizione.
Ora il concetto visto per il sistema dei relè elettromagnetici
non cambia nella sostanza, pur cambiando forma e
caratteristiche degli stessi, pertanto una prima suddivisione
può essere del loro tipo di funzionamento:
– I relè monostabili, ovvero quei relè che assumono una sola
condizione di riposo,
– I relè bistabili , ovvero quei relè che assumono due
condizioni di riposo a ritenuta magnetica e sono
caratterizzati da due bobine per cambiare lo stato dei
contatti ,
– I relè passo-passo o ad impulso, sono caratterizzati da un
meccanismo che attraverso una camma eccitata dalla bobina di
volta in volta cambia stato ai suoi contatti, ad ogni impulso
che riceve la bobina,
– I relè temporizzatori, lo stato dei loro contatti può essere
del tipo ritardo all’eccitazione o ritardato alla
diseccitazione, e possono essere di diverse forme e tipologie
costruttive relativamente al loro sistema di temporizzazione,
di tipo meccanico, di tipo pneumatico, con motorino o di tipo
elettronico.
Il relè monostabile o a rilascio, è quel relè K1 che cambia
stato ai suoi contatti, (13-14 / 23-24) sin quando la sua
bobina è eccitata attraverso S1, al momento in cui manca
l’eccitazione nella bobina, o meglio la tensione di
alimentazione ai suoi capi, i contatti tornano nella loro
condizione di riposo. In questo tipo di relè qualora fosse
necessario per mantenere lo stato anche al mancare della
tensione di alimentazione ai capi della bobina si realizza una
modifica al circuito di alimentazione sfruttando un contatto
K1 (13-14) ausiliario di tipo NO dello stesso relè in
parallelo al pulsante S1 di comando della bobina, questo
circuito si chiama circuito di ritenuta del relè. Perché il
relè poi torni nella sua condizione di riposo sarà compito di
un ulteriore pulsante S2 di tipo NC in serie al positivo di
alimentazione a tagliare l’eccitazione della bobina.
Il relè potrà poi come già detto supportare diversi tipi di
contatto di tipo NO ed NC con caratteristiche differenti, ma
con lo scopo di controllare o comandare un carico esterno,
nell’esempio del relè monostabile il contatto K1 di tipo NO
(23-24) interrompe l’alimentazione alla lampada L1 che sta a
rappresentare il carico. Di seguito due relè di tipo
monostabile con contatto deviato a sinistra e con doppio
contatto a destra per utilizzo su pcb …
Occorre poi considerare che a seconda della tipologia di relè
si possono avere si caratteristiche differenti e dimensioni
differenti, ma anche installazioni differenti (per pcb, per
uso civile o industriale) e dispositivi ausiliari; ad esempio
nel caso dei relè per utilizzo su barra din (industriali) può
essere presente una leva per la forzatura manuale di scambio
del relè, ed un diodo led di indicazione di stato, di seguito
resistore ci mostra una leva di forzatura manuale di un relè
da barra din, per applicazioni industriali del tipo …
I relè bistabili, sono del tipo a ritenuta magnetica o
meccanica, il loro funzionamento avviene per mezzo di due
stati di set e reset con altrettante bobine. Questo tipo di
relè ha due bobine, con una assume una condizione di stato
(set) e con l’altra lo si riporta nelle condizioni di riposo
(reset). Per quanto riguarda la condizione di ritenuta di tipo
meccanico, questa permette di far si che una bobina assuma uno
stato solo se l’altra è diseccitata, si inserisce cos’ una
sorta di interblocco meccanico, che consente di lavorare ad
una sola bobina alla volta solo se l’altra è a riposo.
Di seguito una possibile rappresentazione schematica…
E nell’immagine a seguire un tipo di relè bistabile della
Omron, con relativo zoccolo per barra din; un relè per
utilizzo di tipo industriale …
Sulla scocca del relè Omron MK2P si può notare la serigrafia
dello schema relativo alle connessioni dei contatti peri
relativi piedini e la presenza delle due bobine di set-reset,
ovviamente i piedini numerati corrispondono ai numeri
riportati sullo zoccolo ed i relativi punti di connessione per
il cablaggio. Anche per questo tipo di relè esiste la
possibilità di manovrarli manualmente, agendo sul comando
manuale posto sul relè, ed in genere riconoscibile perché di
colore dedicato (levetta blu o arancione).
I relè passo-passo o ad impulso, sono riconoscibili perché
hanno un meccanismo realizzato da una camme che di volta in
volta azionata dall’eccitazione della bobina fa cambiare di
stato i suoi contatti, e questo per ogni impulso che riceve la
bobina.
Di seguito rappresentato un possibile schema di funzionamento
di un relè passo-passo…
I relè passo-passo a seconda dei contatti utilizzati, possono
essere di diverso tipo, o meglio:
-relè passo-passo interruttore unipolare
-relè passo-passo interruttore bipolare
-relè passo-passo deviatore
-relè passo-passo commutatore 4 sequenze
-relè passo-passo commutatore 3 sequenze
-relè passo-passo deviatore 4 sequenze
Questo tipo di relè è molto utilizzato in ambito civile per
comandare in sequenza l’accensione di diversi punti luce, da
un unico (o più) punti di comando. I più utilizzati sono il
relè interruttore ed il relè commutatore, differiscono per il
tipo di camme ed il numero di contatti.
Di seguito sono rappresentati i due tipi di relè passo-passo,
interruttore e commutatore, e si possono notare le differenti
camme e numero di contatti …
Relativamente al relè commutatore è possibile anche vedere (ad
ogni eccitazione della bobina) lo stato dei contatti.
I relè temporizzatori, possono essere di tipo elettromeccanico
od elettronico e vengono utilizzati sia in ambito civile che
industriale, per determinare delle sequenze operative su
macchine o impianti. Il loro funzionamento è di per se
semplice, in quanto ad eccitazione avvenuta della loro bobina,
trascorso il tempo prefissato cambiano lo stato dei loro
contatti, collegati al circuito interessato. Di seguito alcuni
tipi di temporizzatori e il loro schema di collegamento…
Il relè con ritardo all’eccitazione, una volta eccitata la sua
bobina, trascorso il tempo impostato avviene la commutazione
dei contatti, viceversa nel relè con ritardo alla
diseccitazione nell’istante in cui si eccita la bobina, i
contatti commutano per poi tornare alla condizione di riposo
trascorso il tempo impostato, nel terzo tipo sono contemplate
entrambe le funzioni.
Alcune note sulle caratteristiche dei relè
Occorre sempre aver ben presente che
ogni
relè
è
caratterizzato oltre che dal suo funzionamento, anche dalle
sue caratteristiche elettriche di funzionamento, che
riguardano in primis la tensione di alimentazione della bobina
di eccitazione, sia per ampiezza che per forma. In questo
senso si hanno relè funzionanti in tensione continua ed in
tensione alternata, e per ampiezze differenti in genere per
tensioni di 12 V,24V,110V,230V.
La tensione nominale di funzionamento della bobina di un relè
indica il valore per il quale quella bobina è stata
progettata, pertanto quella di funzionamento. Nella pratica
seppur differente occorre assicurarsi che la tensione sia
sufficiente a far funzionare correttamente il relè (tensione
minima di funzionamento) e con non lo faccia surriscaldare
(tensione massima di funzionamento), e che consenta alla
bobina di mantenere lo stato dei contatti (tensione di
mantenimento).
Le tensioni in genere vengono indicate con valori del tipo
110-127 Vac…220-240 Vac. Relativamente ai contatti, la loro
portata espressa in Ampere è la caratteristica fondamentale,in
genere sono in grado di interrompere una corrente massima di
10-16 A ad una tensione di 250 V.
Per quanto concerne le connessioni al circuito elettrico, si
utilizzano dei morsetti a vite, sul relè stesso o sugli
zoccoli quando questi sono previsti, la corrispondenza delle
connessioni fra terminale del relè e dello zoccolo è indicata
con dei numeri serigrafati sullo zoccolo e sulla scocca del
relè.
Con questa esposizione si è voluto fare una panoramica sulle
tipologie di relè,senza voler essere esaustiva, restando
disponibile per eventuali migliore sull’esposizione o
richieste.