Uso de relés em robótica e mecatrônica (MEC037)

Embora sejam componentes lentos e em alguns casos menos confiáveis que os dispositivos semicondutores de comutação, os relés eletromecânicos oferecem uma infinidade de recursos para aplicações em projetos de Robótica e Mecatrônica. Na verdade, existem situações em que o uso do relé pode ser até mais simples do que um circuito eletrônico que utilize um componente de estado sólido, o que nos leva a abordar algumas aplicações interessantes neste artigo. Para os leitores que ensinam, estudam ou fazem projetos de Robótica e Mecatrônica, as sugestões de aplicações que damos neste artigo não devem ser desprezadas.

 

 

Os relés comuns são interruptores ou chaves comutadoras eletromecânicas.

Com uma pequena corrente ou tensão aplicada a uma bobina podemos controlar uma ou mais correntes de intensidade muito maior através de seus contatos.

O relé típico tem um ou dois contatos reversíveis que podem ser usados de modo independente, fator que nos leva a uma infinidade de aplicações interessantes.

Na aplicação básica podemos usar os contatos NA (Normalmente Aberto), NF (Normalmente Fechado) e C (comum) de diversas maneiras.

Na figura 1 em (a) mostramos como usar os contatos C e o NA para ligar uma carga quando o relé tem sua bobina energizada. Em (b) vemos como desligar uma carga quando o relé for energizado.

 

Em Robótica ou Mecatrônica, saber usar estas duas funções é importante.

Podemos utilizar um sensor para ligar ao mesmo uma certa carga externa (um sistema de aviso) e, simultaneamente, desligar outro circuito (um motor) empregando a segunda configuração.

 

 

RELÉS DE DOIS CONTATOS REVERSÍVEIS

Os relés de dois contatos reversíveis DPDT (Double Pole  Double Through), que funcionam como chaves H acionadas por um sinal aplicado a uma bobina oferecem possibilidades de aplicação bastante interessantes ao projetista de Robótica ou Mecatrônica.

Uma primeira aplicação simples consiste no controle do sentido de rotação de um motor de corrente contínua, que é ilustrado na figura 2.

 

Com o relé desenergizado a corrente circula pelo motor num sentido. Quando o relé é energizado, o sentido de circulação da corrente pelo motor é invertido e ele passa a girar em sentido contrário.

Um nível lógico no relé pode determinar, portanto, o sentido de rotação do motor, o que leva este circuito a substituir uma ponte H que, normalmente, precisa de pelo menos 4 transistores para cumprir com a mesma finalidade.

Uma segunda aplicação interessante para um relé de duplo contato reversível é apresentada na figura 3.

 

Com o relé desenergizado a carga é alimentada pelas duas baterias em série, ou seja, com a tensão de B1 mais a de B2.

Quando aplicamos uma tensão à bobina do relé e ele troca as posições dos contatos, as baterias são conectadas à carga em paralelo.

Este tipo de circuito pode ser útil quando desejamos alimentar uma carga com duas tensões a partir de um controle externo.

Outra aplicação derivada desta é mostrada na figura 4.

 

Neste circuito, quando o relé está desenergizado as duas cargas são ligadas em série e alimentadas pela bateria, recebendo cada uma metade da tensão (se forem iguais).

No entanto, no momento em que o relé é energizado, as cargas passam a ser conectadas em paralelo com a bateria.

 

CIRCUITOS DE TEMPO

Os relés podem ser usados também no acionamento temporizado de cargas, desde que os intervalos desejados sejam bem pequenos.

Isso pode ser necessário, por exemplo, quando um sensor deva ativar um relé, mas ele é acionado por um intervalo de tempo tão curto que não seja suficiente para mover o motor.

Podemos prolongar o tempo de acionamento de um relé que controla um motor, por exemplo, usando o circuito mostrado na figura 5.

 

Um leve pressionar da chave S1 (que pode ser um sensor) é suficiente para carregar C1 e fechar os contatos do relé.

Mesmo depois que S1 foi desligada, a descarga de C1 pela bobina do mantém o contato fechado por algum tempo.

Este tempo dependerá da resistência ôhmica da bobina do relé e do valor do capacitor empregado, podendo se estender por alguns segundos.

Um circuito deste tipo torna o tempo de acionamento de uma carga quase que independente do tempo de acionamento do sensor ou interruptor S1.

Uma outra aplicação que envolve o uso de um capacitor e um relé é o acionamento por tempo limitado, apresentado na figura 6.

 

Este circuito limita o tempo de acionamento de uma carga tornando-o independente também do tempo em que o interruptor ou sensor fica fechado. O relé fecha seus contatos apenas pelo tempo de carga do capacitor.

Este tempo é dado pela resistência ôhmica do enrolamento do relé e pelo valor do capacitor, podendo chegar a alguns segundos com os valores maiores.

 

OUTROS CIRCUITOS

Na figura 7 temos uma outra configuração para um relé, que é um pouco diferente do normal.

 

Trata-se de um pisca-pisca ou intermitente cuja constante de tempo é dada pela resistência ôhmica do relé e pelo valor do capacitor. O funcionamento deste circuito é fácil de ser explicado.

Quando o circuito é alimentado, o capacitor carrega-se ao mesmo tempo que o relé comuta.

Nesta comutação a alimentação da bobina é interrompida, mas o relé não é desarmado de imediato. Ele precisa de um tempo que corresponde à descarga do capacitor.

Quando o capacitor tem sua carga reduzida a ponto de não conseguir mais manter o relé energizado, ele desliga e, novamente, o relé é armado e o capacitor carregado pelos contatos NF.

Temos então a repetição do ciclo. O relé fica abrindo e fechando numa frequência que depende do capacitor e da bobina do relé.

Na figura 8 temos um relé com trava.

 

Basta um breve toque no interruptor, que também pode ser um sensor, para que o relé feche seus contatos e assim permaneça até que a alimentação seja desligada.

Se o relé tiver duplos contatos, o segundo poderá ser usado para controlar uma carga externa.

 

 

OS RELÉS USADOS

Em todos os projetos podem ser empregados relés comuns de uso geral, de 6 a 48 volts, com correntes de bobinas de até 1000 mA.

Estes relés, pela baixa corrente de acionamento, consistem em elementos ideais para pequenos projetos de Robótica e Mecatrônica.

Os relés da série G ou MCH, da Metaltex, são tipos recomendados para os circuitos mostrados neste artigo e podem controlar correntes de até alguns ampères.

Os tipos com bases DIL (Dual in Line) são ideais para montagem em soquetes ou mesmo em matriz de contactos, caso em que projetos experimentais podem ser elaborados com facilidade.

Da mesma forma podem ser usados reed-relés e outros tipos equivalentes.

 

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