Os relés são componentes dos sistemas de rádio controle cuja importância não pode, de modo algum, ser desprezada. Conheça, melhor neste artigo, os relés e saiba como usá-los no seu sistema de radio controle.
Para que um sistema de rádio controle opere normalmente, todo um conjunto de peças deve estar em perfeita harmonia.
No transmissor deve-se ter estabilidade de frequência, potência e eficiência na irradiação dos sinais. No receptor, a partir de uma antena eficiente, devemos ter um circuito sensível e estável na amplificação e detecção dos sinais e completando, um relê que possa atuar no momento exato sobre os controles do modelo.
Nos sistemas mais simples, que não usam servos, o relé é o elo final de uma cadeia ocupando uma posição de grande importância que nem sempre é levada em conta pelos montadores (figura 1).
A escolha de um relê para um projeto de rádio controle exige cuidados especiais e na maioria dos casos os problemas de controle que ocorrem são exclusivamente devidos a este componente.
Mas, afinal, o que é um relê e como ele funciona?
FUNCIONAMENTO DO RELÉ
Um relé pode ser comparado a um interruptor que pode ligar ou desligar a corrente de um circuito mas por meio de um comando elétrico. Num interruptor simples, como o que acende a lâmpada de sua sala, o comando é feito pela ação de seus dedos.
No relê, o comando é feito pela ação de uma corrente elétrica. Na figura 2 temos o símbolo Usado para representar o interruptor simples e também o símbolo usado para representar o relé.
A ação do relé sobre os contatos é mecânica, de modo que podemos dizer que se trata de um dispositivo eletromecânico.
Na figura 3 temos em corte simplificado o desenho de um relé por onde analisamos o seu funcionamento.
O relé em questão possui dois contatos, sendo um reversível. O primeiro contato é mantido fechado quando a armadura móvel se encontra livre, ou seja, sem ser atraída pela bobina.
Este contato é denominado NF (normalmente fechado), ou seja, com o relê desligado, este contacto está em conexão com o correspondente à armadura móvel.
O segundo contato é mantido desligado da armadura móvel até o momento em que a bobina do relé seja energizada, ou seja, percorrida por uma corrente.
Quando isso acontece, a armadura é atraída e o contacto entre a parte móvel e este contato é feito (figura 4). Este contacto é denominado NA (normalmente aberto).
Usamos então o contacto NF quando queremos DESLIGAR algum circuito pelo acionamento do relé, e usamos o contacto NA quando queremos LIGAR alguma coisa pelo acionamento do relé.
Na estrutura analisada, devemos observar a existência de uma mola de retorno que traz de volta à sua posição NF a armadura móvel quando a corrente deixa de circular pela bobina.
A atração que esta bobina tem sobre a armadura móvel é função da corrente circulante em suas espiras, responsável por um forte campo magnético.
Quanto maior for o número de voltas de fio da bobina e maior for a intensidade da corrente circulante, maior será a atração.
Esta intensidade de corrente e também o número de espiras é que determinam uma das características mais importantes do relê: sua sensibilidade.
Trata-se da menor corrente que pode circular pelo mesmo e fazer seu acionamento. Para determinar a sensibilidade de um relê podemos usar o circuito da figura 5.
Este circuito permite determinar a tensão de acionamento, a corrente mínima de acionamento pela bobina e também a resistência da bobina.
Vejamos como funciona:
O que temos é uma fonte variável de tensão que deve no mínimo chegar à tensão capaz de acionar o relê. Com uma fonte até 12 V, por exemplo, podemos testar relês de até 12 V.
O instrumento usado pode ser seu multímetro, primeiramente ligado entre os pontos A e B na escala de corrente capaz de alcançar a sensibilidade do relé.
Com a fonte inicialmente na sua posição de tensão mínima, abre-se o potenciômetro gradativamente até se obter o fechamento dos contatos do relê.
Para verificar o instante em que isso acontece; entre a armadura e o contacto NA liga-se uma pequena lâmpada indicadora com sua fonte de alimentação.
A corrente em que se obtém o acionamento do relê será então indicada diretamente pelo multímetro.
Uma vez obtido o ponto de acionamento, o instrumento é retirado do circuito, interligando-se os pontos A e B. O multímetro é então colocado na sua escala de tensão que alcance os 12 V, e ligado entre os pontos B e C. Pode-se então ter a indicação direta da tensão de acionamento do relê.
A resistência da bobina do relê pode ser medida pelo mesmo instrumento, ou então ser calculada, bastando que seja dividida a tensão de acionamento pela corrente correspondente.
É importante observar que a armadura apresenta uma certa inércia que faz com que a corrente de acionamento seja sempre maior que a corrente de abertura dos contatos.
Em suma, quando vamos aumentando a tensão na bobina, o relé fecha com determinado valor. A partir daí, se diminuirmos a tensão, o relê não abrirá seus contatos no mesmo valor, mas sim num valor menor, conforme mostra o gráfico da figura 6.
Esta característica é importante, pois nos modelos a trepidação pode influir na eficiência do controle. Um ajuste da tensão da mola, ou da distância do entreferro pode ser feita no sentido de melhorar o desempenho de um relé.
Estes ajustes devem, entretanto, ser feitos com o máximo de cuidado em vista da delicadeza dos relês pequenos.
Quando a corrente obtida na saída de um receptor de rádio comando ou de um sensor é insuficiente para acionar diretamente um relê podemos utilizar circuitos amplificadores para esta finalidade.
Intercalando um amplificador entre o circuito que deve fornecer o sinal para o seu acionamento e o relé, podemos multiplicar sua sensibilidade, conforme sugere a figura 7.
O circuito mais simples de amplificação para esta finalidade é o mostrado na figura 8 em que apenas um transistor é usado.
Como no transistor existe uma pequena queda de tensão, ou seja, ele ”absorve" um pouco da voltagem do circuito, a tensão da fonte de alimentação deve ser sempre um pouco maior que a tensão mínima que o relê precisa para funcionar.
Por exemplo, se a alimentação do circuito for de 9 V, o relê usado deve ser para 6 V.
A corrente do relê, por outro lado, deve ser capaz de ser fornecida pelo transistor.
No caso, a corrente máxima que podemos obter no circuito dado é da ordem de 100 mA.
O transistor usado neste circuito tem um fator de amplificação da ordem de 100 vezes, no mínimo, o que quer dizer que, se o relê usado for de 100 mA, podemos acioná-lo com apenas 1mA na entrada do circuito, o que significa multiplicar sua sensibilidade por 100.
Na figura 9 temos um circuito em que dois transistores são usados na configuração Darlington e que nos permite multiplicar ainda mais a sensibilidade de um relé.
Se forem usados transistores de ganhos 100 vezes, podemos obter no circuito um ganho de 100 x 100 = 10 000 vezes, o que quer dizer que um relê de 100 mA pode ser disparado com apenas 10 uA ou seja, 0,01mA!
As mesmas especificações em relação à tensão de alimentação e de operação do relé devem ser observadas.
Observe que os circuitos que mostramos operam com sinais de corrente contínua, ou seja, o sinal que deve excitar o circuito é do mesmo tipo que deve excitar o relê, sendo apenas mais fracos.
Nos casos em que o sinal obtido na saída do circuito corresponde a uma corrente alternada como, por exemplo, nos sistemas de rádio controle modulados em tom, além da amplificação do sinal para excitar o relê devemos processá-lo para obter uma corrente contínua.
Isso é conseguido com o circuito da figura 10 que é projetado para acionamento de relês em circuitos de corrente alternada, ou seja, o sinal de entrada é uma audiofrequência.
Em alguns casos até mesmo o filtro pode ser incorporado ao circuito tornando-se seletivo, isto é, fazendo com que o transistor apenas amplifique as correntes de determinadas frequências para o acionamento do relé.
A FUNÇÃO DO DIODO
Os leitores devem ter notado que em muitos circuitos que utilizam relês ou cargas indutivas de corrente contínua as quais devem ser comutadas por um transistor ou SCR, aparece um díodo polarizado no sentido inverso, conforme mostra a figura 11.
A função deste diodo é muito importante: quando o relé deixa de ser energizado, ou seja, na hora em que o transistor “desliga", o campo magnético da bobina “contrai-se" rapidamente antes de desaparecer, de modo que, ao cortar as espiras desta mesma bobina, ele induz uma forte corrente no sentido inverso à que o produziu.
Assim, na hora em que o relé desliga, uma alta tensão de polaridade inversa ao normal aparece entre os polos da bobina do relé. Esta tensão em muitos casos pode ser suficientemente alta para queimar o transistor ou então desligar um SCR num circuito de comutação.
Com um diodo polarizado no sentido inverso, para esta tensão ele estaria, na verdade, polarizado no sentido direto, conduzindo então a corrente induzida deste modo e dissipando a energia que de outro modo poderia causar a queima do transistor (figura 12).
Na prática, qualquer diodo pode ser utilizado nesta função, já que os pulsos de corrente que são obtidos na abertura do relê são de grande intensidade, mas tem uma duração muito curta. Diodos como o 1N914, 1N4002 são comumente utilizados nesta função.
