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 …

0 relè simbolo

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.

0a simbolo relè

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 …

1 relè omron da pcb serigrafia

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…

2 relè per circuito stampato e suoi componenti

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. 😉

2a RELè STATICI

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.

3 comando relè monostabile

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 …

4 relè da circuito stampato

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 …

4a omron MK3P (2)

5 comando manuale relè

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.

5a relè mono e bistabile schema funz

Di seguito una possibile rappresentazione schematica…

6 com relè bistabile

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 …

7 omron MK2KP (2)

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…

8 com relè passo passo int

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 …

10 relè interruttore e relè commutatore

11 relè commutatore e relè interruttore

13 relè 2

Relativamente al relè commutatore è possibile anche vedere (ad ogni eccitazione della bobina) lo stato dei contatti.

15 stato contatti relè commutatore

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…

16 TEMPORIZZATORI

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.

17 temporizzatori omron

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.

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