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L'uscita del relè è digitale o analogica? Nozioni di base

I relè, sebbene siano dispositivi apparentemente semplici, svolgono un ruolo essenziale sia nella nostra vita quotidiana che nelle applicazioni industriali. Ma spesso sorge la domanda: l'uscita di un relè è analogica o digitale? Ciò è particolarmente fonte di confusione per chi è alle prime armi con le apparecchiature di automazione industriale.

I relè sono spesso definiti "interruttori automatici", in quanto controllano circuiti o carichi più grandi utilizzando correnti di controllo più piccole. Il principio di funzionamento principale di un relè prevede l'induzione elettromagnetica per modificare lo stato dei contatti, controllando così il circuito.

Questa operazione corrisponde alla logica binaria: o "on" o "off", motivo per cui è considerata un tipico segnale digitale in uscita. La natura di un segnale digitale è discreta, ovvero ha solo due stati. I relè utilizzano questi due stati (on o off) per controllare i circuiti.

Sommario

Come ingegnere presso Kwoco, lavoro spesso con diversi tipi di relè. Sia in PLC sistemi di controllo o progetti di automazione industriale su larga scala, i relè svolgono un ruolo cruciale. Garantiscono l'isolamento elettrico tra i circuiti e controllano complessi circuiti ad alta tensione utilizzando semplici segnali a bassa tensione.

Quali sono le applicazioni pratiche del relè?

Relè sono ampiamente utilizzati nei pannelli di controllo, nell'automazione degli edifici e nell'automazione della produzione. Il loro ruolo è particolarmente evidente in situazioni che richiedono controllo remoto o commutazione automatica.

Con i relè, i segnali a bassa potenza possono facilmente controllare dispositivi ad alta potenza, come motori, illuminazione e persino apparecchiature di riscaldamento. Questa tecnologia migliora la sicurezza del sistema e riduce significativamente la necessità di interventi manuali.

Tipi di relè

I relè rientrano generalmente in due categorie principali: relè elettromeccanici e relè a stato solido.

1. Relè elettromeccanici (EMR)

I relè elettromeccanici controllano i circuiti utilizzando una bobina elettromagnetica. I loro componenti di base includono la bobina, i contatti, l'indotto e la molla. Ecco le caratteristiche principali:

  • Principio di funzionamento: Quando la bobina è energizzata, un campo magnetico attrae l'indotto, facendo muovere i contatti e completando o interrompendo il circuito. Questo movimento fisico determina la commutazione meccanica dei contatti.
  • Vantaggi: Grazie alla loro azione meccanica, possono gestire correnti e tensioni più elevate, il che li rende ampiamente utilizzati nei sistemi di alimentazione, nel controllo di attrezzature pesanti e nell'automazione industriale.
  • Svantaggi:La presenza di componenti meccanici li rende più soggetti a usura e la loro velocità di risposta è più lenta, soprattutto in scenari di commutazione ad alta frequenza.
  • Applicazioni: Comunemente utilizzato per l'avviamento di motori, sistemi di automazione industriale, elettrodomestici e sistemi di gestione dell'alimentazione.

 

2. Relè allo stato solido (SSR)

I relè a stato solido differiscono dai relè elettromeccanici in quanto non hanno parti mobili e si affidano interamente a componenti elettronici per la commutazione. Internamente, sono costituiti da componenti quali optoaccoppiatori e dispositivi semiconduttori come tiristori o triac.

  • Principio di funzionamento: I relè a stato solido utilizzano un optoaccoppiatore per isolare e trasmettere segnali di controllo. Quando un LED nel circuito di controllo si accende, l'optoaccoppiatore riceve il segnale ottico e attiva i dispositivi a semiconduttore per condurre o interrompere il circuito di carico.
  • Vantaggi: Poiché non ci sono parti meccaniche, i relè allo stato solido hanno tempi di risposta più rapidi e non soffrono di usura, il che conferisce loro una durata maggiore. Funzionano anche in modo più silenzioso e hanno buone prestazioni nelle applicazioni di commutazione ad alta frequenza.
  • Svantaggi:I relè a stato solido hanno in genere capacità di corrente e tensione inferiori rispetto ai relè elettromeccanici e sono generalmente più costosi.
  • Applicazioni: Comunemente utilizzato nella commutazione ad alta frequenza, nel controllo di dispositivi elettronici, nei sistemi di controllo della temperatura e nelle apparecchiature di automazione industriale.

Fattori da considerare quando si sceglie un relè

Sia i relè elettromeccanici che i relè a stato solido hanno i loro pro e contro. Quando si sceglie un relè, considerare le esigenze dell'applicazione specifica, come la frequenza di commutazione, le dimensioni del carico e il costo.

I relè elettromeccanici sono più adatti per applicazioni ad alta corrente e alta tensione, mentre i relè a stato solido sono ideali per applicazioni ad alta frequenza, bassa rumorosità e lunga durata.

Collegamento del relè nei circuiti elettrici

I relè nei sistemi elettrici agiscono come interruttori, controllando circuiti ad alta tensione o ad alta corrente tramite circuiti di controllo a bassa tensione o a bassa corrente. Esistono diverse configurazioni comuni di contatti relè:

  • Normalmente aperto (NO): I contatti sono aperti quando il relè è inattivo. Quando la bobina è eccitata, i contatti si chiudono, completando il circuito. Questa configurazione è utilizzata quando il circuito deve essere attivato in condizioni specifiche.
  • Normalmente chiuso (NC): I contatti sono chiusi quando il relè è inattivo. Quando il relè è eccitato, i contatti si aprono, interrompendo il circuito. Questa configurazione è utilizzata quando il circuito deve essere disattivato in determinate condizioni.
  • Doppio lancio (DT): Noti anche come contatti a doppio passaggio, questa configurazione può passare da stati normalmente aperti a stati normalmente chiusi. Quando il relè è eccitato, la connessione cambia da normalmente chiusa a normalmente aperta.

Le configurazioni dei contatti dei relè non solo determinano lo stato on-off del circuito, ma consentono anche la commutazione di più circuiti tramite design quali Single Pole Single Throw (SPST), Single Pole Double Throw (SPDT), Double Pole Single Throw (DPST) e Double Pole Double Throw (DPDT), che possono essere selezionati in base all'applicazione.

Uscite relè

I segnali di uscita del relè sono in genere classificati come digitale O analogico, ma nella maggior parte dei casi, l'uscita del relè è considerata digitale (vale a dire, un segnale di commutazione che rappresenta acceso o spento, 0 o 1). Questo perché un relè funziona come un interruttore, controllando lo stato del circuito, che è una caratteristica dei segnali digitali. Nei sistemi PLC, i relè sono comunemente usati per controllare carichi come solenoidi, luci e piccoli motori.

Per quanto riguarda le configurazioni di uscita dei relè, esistono tre tipi comuni:

  1. Forma A (normalmente aperta):Quando la bobina del relè viene eccitata, i contatti si chiudono e il circuito è completato.
  2. Modulo B (normalmente chiuso): Quando la bobina del relè non è eccitata, i contatti rimangono chiusi e il circuito è completato. L'eccitazione della bobina apre il circuito.
  3. Modulo C (Contatti di cambio): Questa configurazione include sia contatti normalmente aperti che normalmente chiusi, consentendo la commutazione tra i due stati.

Nei sistemi PLC, le uscite a relè vengono utilizzate per controllare carichi esterni e proteggere il circuito di controllo da picchi di alta tensione o altre interferenze elettriche tramite isolamento elettrico.

I principi di funzionamento dei relè sono complessi?

I principi di funzionamento dei relè sono piuttosto semplici, specialmente per i relè elettromeccanici. Quando il circuito di controllo è energizzato, la bobina elettromagnetica crea un campo magnetico, che muove parti meccaniche come l'indotto, aprendo o chiudendo i contatti del relè per controllare il circuito.

Questo processo si basa sulla forza elettromagnetica, rendendo il movimento meccanico fondamentale per i relè elettromeccanici.

Per i relè a stato solido (SSR), non sono coinvolte parti meccaniche. Invece, si affidano a componenti elettronici per le operazioni di commutazione. Utilizzano un LED per generare un segnale ottico, che viene trasmesso tramite un optoaccoppiatore per attivare il circuito di controllo. I relè a stato solido funzionano bene in ambienti di commutazione ad alta frequenza, poiché non hanno usura meccanica.

Pertanto, sebbene sia i relè elettromeccanici sia quelli a stato solido siano semplici nel loro funzionamento di base, differiscono nel modo in cui controllano i circuiti: i relè elettromeccanici si basano sul movimento meccanico, mentre i relè a stato solido dipendono da componenti elettronici.

Qual è la relazione tra relè e PLC?

In un sistema PLC (Programmable Logic Controller), i relè sono spesso utilizzati per controllare operazioni di commutazione di carichi di piccole e medie dimensioni, come il controllo di solenoidi, luci e piccoli motori. I relè, combinati con i PLC, garantiscono stabilità e sicurezza del sistema.

Il PLC invia istruzioni per controllare lo stato on/off del relè, consentendo il controllo automatico del carico. In tali sistemi, i relè svolgono un ruolo importante nel fornire isolamento elettrico e azionamento del carico, specialmente quando sono coinvolti carichi più grandi. Un PLC può utilizzare un relè intermedio per gestire questi carichi in modo efficiente.

Inoltre, i relè controllati da PLC aumentano la flessibilità del sistema e garantiscono un'elevata affidabilità, rendendoli adatti ad ambienti industriali complessi.

Domande frequenti su Relay

1. Perché il mio relè si surriscalda?

Il surriscaldamento del relè può essere causato da diversi fattori. Innanzitutto, se il relè funziona in condizioni di carico elevato per periodi prolungati, i contatti possono produrre un arco, che genera calore. In secondo luogo, la corrente assorbita dalla bobina durante il funzionamento può generare calore, specialmente in condizioni di alta tensione o alta corrente.

Infine, una scarsa dissipazione del calore o temperature ambiente elevate possono contribuire all'accumulo di calore. Se il relè si surriscalda frequentemente, controllare se il carico supera le specifiche nominali del relè o prendere in considerazione l'aggiornamento a un relè con capacità maggiore.

2. Qual è la differenza nella durata di vita tra i relè elettromeccanici e quelli a stato solido?

La durata di un relè elettromeccanico è influenzata principalmente dall'usura dei suoi componenti meccanici, come i contatti e l'indotto, specialmente in condizioni di alta corrente o alta tensione. I relè a stato solido, d'altro canto, non hanno parti mobili e si affidano a componenti elettronici per la commutazione, con conseguente durata maggiore, in particolare nelle applicazioni che comportano frequenti commutazioni. I relè a stato solido hanno anche prestazioni migliori nelle applicazioni ad alta frequenza e in genere durano più a lungo dei relè elettromeccanici.

3. Quando dovrei scegliere un relè a stato solido?

Se la tua applicazione richiede una commutazione frequente o ha elevate esigenze di tempi di risposta rapidi, un relè a stato solido è la scelta migliore. È particolarmente adatto per la commutazione ad alta frequenza, il funzionamento senza rumore e gli ambienti ad alta temperatura.

Inoltre, i relè a stato solido funzionano meglio in ambienti antideflagranti e applicazioni industriali di lunga durata. Se durata, bassa manutenzione ed elevata efficienza sono importanti per il tuo sistema, un relè a stato solido è probabilmente più adatto.

4. I relè possono realizzare un isolamento completo tra i circuiti?

Sì, uno dei progetti dei relè è quello di ottenere l'isolamento elettrico. Che si tratti di un relè elettromeccanico o di un relè a stato solido, possono garantire la sicurezza isolando il circuito di controllo e il circuito di carico.

Questo isolamento impedisce che il circuito di controllo a bassa tensione entri in contatto diretto con il carico ad alta tensione, impedendo all'alta tensione di rifluire nel circuito di controllo e proteggendo così il sistema da eventuali danni.

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Conclusione

L'output dei relè è solitamente costituito da segnali digitali e svolgono un ruolo chiave nei sistemi di controllo industriale. Che si tratti di relè elettromeccanici tradizionali o di moderni relè a stato solido, sono ampiamente utilizzati in diversi scenari applicativi. La scelta del tipo di relè giusto è fondamentale per la stabilità del sistema, ricorda di fare una scelta in base alle tue effettive esigenze.

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