Os relês encontram uma grande gama de aplicações práticas na eletrônica. Como comutadores eletromecânicos eles constituem-se na melhor forma de se controlar um circuito com perfeito isolamento e com sinais de pequenas intensidades. Neste artigo falamos um pouco dos relês comuns e de sua utilização com circuitos eletrônicos que podem aumentar sua sensibilidade.
Obs. Este artigo é de 1984. Alguns dos relés da Metaltex tomados como exemplos não mais são fabricados, havendo equivalentes mais modernos.
Um relê pode ser definido como um comutador eletromecânico de grande sensibilidade.
A corrente que circula numa bobina cria um campo magnético que é usado para acionar um ou mais pares de contatos que podem ligar, desligar ou comutar um circuito externo.
Como a corrente da bobina pode ser de pequena intensidade, em relação à corrente controlada pelos contatos, os relês permitem uma “verdadeira amplificação" de efeitos. Com pequenas correntes podemos ligar ou desligar grandes correntes.
Na figura 1 damos o símbolo e o aspecto de um tipo de relê comum usado em aplicações eletrônicas.
Os relês são diferenciados pelas suas características elétricas que podem ser classificadas da seguinte maneira:
a) tensão nominal da bobina (dada em volts);
b) corrente de acionamento da bobina (dada em mA);
c) número de contatos e tipo;
d) correntes máximas dos contatos.
Existe como característica adicional a resistência da bobina (dada em ohms), mas esta é vinculada à tensão e à corrente, pois dividindo a tensão pela corrente obtemos a resistência.
Nas aplicações eletrônicas, são muito usados os relês miniaturizados que podem ser montados diretamente nas. placas de circuito impresso.
Dentre os tipos que apresentam características ideais para esta aplicação citamos os Micro-Relês MC da Metaltex. (figura 2)
Estes relês possuem terminais dimensionados de tal modo a serem compatíveis com as dimensões dos invólucros DIL (DuaI ln Line) dos circuitos integrados, o que permite até a utilização dos mesmos soquetes.
Os seus contatos são reversíveis com correntes máximas de 2 A.
Os códigos de especificações podem ser facilmente entendidos pela tabela abaixo:
1. grupo de letras:
MC = não hermético
MCH = hermético
MCG = hermético com gás inerte N2
MCS = sensível não hermético
MCSH = sensível hermético
MCSG = sensível, hermético com gás inerte N2
2. grupo de letras e números:
2 R = 2 contatos reversíveis
3. Grupo de letras e números (tensões da bobina):
C11 = 3 Vcc
C-5V = 5 Vcc
C1 = 6 Vcc
C2 = 12 Vcc
C3 = 24 Vcc
C4 = 48 Vcc
Os tipos comuns apresentam as seguintes características:
Os tipos sensíveis apresentam as seguintes características:
Os circuitos dados como exemplo neste artigo serão para estes tipos de relês.
ESTUDANDO UM RELÊ
Como determinar as características de um relê se não soubermos isso?
Os relês comuns possuem especificações de tensões e corrente de bobina como vimos.
Se ligarmos um relê de características desconhecidas num circuito como o da figura 3 e formos gradualmente aumentando a tensão aplicada, chegará o momento em que ele será acionado, o que será verificado pela comutação dos LED acesos. O LED verde apaga e acende o vermelho.
Neste momento podemos verificar a tensão e a corrente de acionamento.
Se a partir deste instante reduzirmos a tensão, verificaremos que o relê não abre de imediato seus contatos, isso porque a corrente de acionamento é maior que a corrente de manutenção.
Observamos também que a corrente com que obtemos o fechamento dos contatos do relê não é, na verdade, sua corrente nominal. O que obtemos com este teste é a corrente mínima e também a tensão mínima de acionamento. A corrente e a tensão nominal devem ser maiores que esta.
Um relê como o MC2RC1 para 6 V, segundo testes que realizamos, já pode fechar seus contatos com uma tensão tão baixa como 2,5 V.
A fonte dada na figura 4 permite que o leitor experimente seus relês, não devendo, é claro, superar muito a tensão em que os contatos são acionados sob pena de causar sobrecarga ao dispositivo, ultrapassando a potência máxima dissipada pela bobina.
OS MODOS DE OPERAÇÃO
Relês de contatos reversíveis, como os da Metaltex, podem ser usados basicamente de dois modos, conforme mostra a figura 5.
Para cada contato reversível existem 3 terminais que correspondem ao contato móvel (C) e aos contatos fixos normalmente fechado (NF) e normalmente aberto (NA).
Quando ligamos o circuito controlado (uma lâmpada, por exemplo) na função NA, usando então os contatos C e NA, a lâmpada será acesa quando a bobina do relê for energizada, ou seja, percorrida por uma corrente, e apagada quando a bobina não for percorrida por corrente alguma, conforme mostra a figura 6.
A mesma figura mostra a operação NF em que usamos o contato comum C e o contato NF. Nesta função, a lâmpada apagará quando a bobina for energizada e acenderá quando a bobina deixar de ser percorrida por uma corrente.
Podemos dizer que na primeira função usamos o relê para ligar um circuito, enquanto que na segunda o usamos para desligar.
AUMENTANDO A SENSIBILIDADE
Um relê de 6 V precisa de uma corrente de pelo menos 92 mA para ser acionado, enquanto que um de 12 V precisa de 43 mA. O que fazer se o circuito não fornecer esta corrente?
Diversas são as maneiras de se aumentar a sensibilidade de um circuito no acionamento de um relê.
A maneira mais simples faz uso de transistores e é mostrada na figura 7.
No primeiro caso (a) usamos um transistor NPN e no segundo caso (b) um PNP. Observe a polaridade da alimentação e dos diodos de proteção.
A finalidade desses diodos é evitar que os pulsos de alta tensão que aparecem na bobina do relê na sua comutação possam causar danos ao transistor. O diodo comporta-se como um curto-circuito para estes pulsos, dissipando-os.
A sensibilidade que se obtém nestes circuitos equivale praticamente ao ganho do transistor. Isso quer dizer que, se o ganho do transistor for 100, precisamos de uma corrente 100 vezes menor para o acionamento do relê.
Na prática, um circuito mais conveniente é dado pelas versões da figura 8.
Em lugar de usarmos a configuração de emissor comum, optamos pela de base comum que aumenta a impedância de entrada, com maior sensibilidade, portanto.
O resistor Rx depende da resistência da bobina do relê e deve ser 50 vezes maior que ela. Com isso, obtemos um circuito cujo ganho é100, ou seja, que aumenta 100 vezes a sensibilidade do relê.
Na figura 9 damos então um circuito prático com os relês MC.
A alimentação será de 6 ou 12 V conforme o relê usado.
Na figura 10 damos uma variação do mesmo circuito em que podemos acionar o relê com sinais de qualquer polaridade, o que será garantido pela ponte de diodos.
Lembramos que, no circuito anterior a tensão de ativação, dada pelas características da junção emissor-base do transistor, era da ordem de 0,7 V.
Neste circuito, devemos somar a este valor 0,2 V se usarmos diodos de germânio (1N34, 1N60) e 0,7 V se usarmos diodos de silício (1N4148 ou 1N914).
Para um aumento ainda maior da sensibilidade, usamos o circuito da figura 11 em que dois transistores são empregados.
Com este circuito podemos ter um aumento de até 1000 vezes na sensibilidade do relê.
O resistor R2 deve ser 50 vezes maior que a resistência da bobina do relé, enquanto que R1 deve ser de 100 a 200 vezes maior que R2.
Valores sugeridos para os relés dados como exemplo aparecem no diagrama.
O mesmo circuito numa versão de qualquer polaridade é mostrado na figura 12.
Valem as mesmas observações quanto ao uso dos diodos do circuito equivalente de 1 transistor (figura 10).
Um aumento de sensibilidade tanto em termos de corrente como de tensão pode ser conseguido com o circuito da figura 13.
São usados nesta configuração transistores complementares. A sensibilidade do circuito é da ordem de 40 uA para uma tensão de 0,7V.
Todos os circuitos citados energizam o relê somente enquanto houver a presença da tensão de entrada.
Na figura 14, damos um circuito que faz uso de um SCR do tipo MCR106 ou equivalente.
Um pulso de pequena intensidade aplicado à entrada é suficiente para acionar o SCR e mantê-lo no estado de condução enquanto houver alimentação no circuito. O pulso deve ter uma tensão mínima de 0,7 V e sua corrente deve ser de pelo menos 0,2 mA.
Lembramos que nos SCRs existe uma queda de tensão de 2 V no seu estado de condução que eventualmente deve ser compensada pelo aumento da tensão da fonte.
Nos casos em que este aumento levar a valores muito acima dos previstos o resistor R deve ser acrescentado. Seu valor depende da queda de tensão desejada.
Para calculá-lo basta dividir a queda de tensão desejada pela corrente de acionamento do relê usado.
Um aumento da sensibilidade deste circuito pode ser conseguido com a configuração da figura 15.
Um transistor NPN de uso geral ligado à comporta permite o acionamento com correntes muito baixas. Até mesmo como interruptor de toque este circuito pode ser usado.
Obs.: os resistores de 1 k entre a comporta e o catodo do SCR podem ser necessários nos casos de se usar o SCR TIC106.
