UNIDAD 9 Relés.

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1 UNIDAD 9 Relés

2 Objetivo y programa de la unidad 9
Entender el concepto de «relés» y familiarizar a los estudiantes con su uso. Objetivo de la presentación Programa de la presentación Estudiar los tipos básicos de relés. Estudiar sus principios de funcionamiento. Presentar el circuito de manejo básico de un relé electromecánico. Presentar un modulo de relé electromecánico, integrando el circuito de manejo. Estudiar las diferencias clave en las necesidades de manejo entre los relés electromecánicos y los relés de estado sólido. Probar algunos ejercicios de ejemplo 2

3 Introducción El objetivo de esta unidad es comprender el concepto de relé, examinaremos los tipos básicos, sus principios de funcionamiento, y haremos una breve de introducción sobre su uso con placas microcontroladoras. En esencia, los relés son interruptores manejados eléctricamente. Se usan cuando es necesario controlar un circuito o cualquier potencia mediante una señal independiente de baja potencia, o cuando varios circuitos deben controlarse por una señal. 3

4 Familias de relés Los relés se presentan en varias formas y variaciones (p. ej. los relés «mini» o PCB, relés para automoción, relés industriales etc.) pero las dos familias principales se caracterizan por el tipo de interruptor escogido: 1. Relés electromecánicos 2. Relés de estado sólido 4

5 Relés electromecánicos
Se basan en la ley Faraday de inducción electromagnética. Se desarrollaron por primera vez en 1833 (los primeros tipos de relés). Un electroimán maneja el interruptor. Como no hay contacto entre la bobina y el interruptor, la carga está electricamente aislada del circuito de control. 5

6 Relés electromecánicos
Componentes de un relé electromecánico COM NO NC BOBINA 6

7 Contactos y terminales de relé
BOBINA: Terminales de la bobina. Habitualmente, las bobinas de los relés electromagnéticos no tienen polaridad. COM: Significa «Común». Un contacto está conectado a NC o NO, pero no ambos al mismo tiempo. NC: Significa «Normalmente Cerrado» (Normally-Closed). Conectado a COM cuando no hay potencia aplicada a la bobina. NO: Significa «Normalmente Abierto» (Normally-Open). Sin conectar cuando no hay potencia aplicada a la bobina. Conectado a COM cuando la se aplica la corriente adecuada a la bobina. 7

8 Interconectar relés electromecánicos con microreguladores (MCUs).
Los relés electromecánicos tienen unos requisitos específicos de voltaje y potencia en su interruptor para que arranquen con éxito. Los relés más comunes tienen bobinas de entre 5/12/24 VDC o 115/230 VAC. Los pines GPIO del microcontrolador normalmente no son capaces de dirigir directamente relés electromecánicos. Es necesario un «piloto» especial, en general, se utiliza un transistor bipolar o MOSFET junto con un diodo protector. Para ello, existen varios módulos predefinidos, facilitando el proceso. 8

9 Diagrama esquemático del circuito conductor del relé
Interconectar relés electromecánicos con microreguladores (MCUs). Diagrama esquemático del circuito conductor del relé NC COM NO CORRIENTE AC/DC CARGA AC/DC 9

10 Un módulo de relé 5V por Keyes
El módulo proporciona todos los componentes requeridos (el diodo de protección, el interruptor del transistor y la resistencia que permite limitar la corriente) y un indicador LED en un práctico paquete. Común Normalmente Cerrado Normalmente Abierto VCC GND SIG 10

11 Ejercicio de relé electromecánico: descripción y esquema
El objetivo de este ejercicio es familiarizar al estudiante con el uso de un relé electromecánico. Vamos a usar una placa de desarrollo Arduino junto con un módulo de relé para trasladar una carga DC (en nuestro caso, un timbre). Presionar un pulsador momentáneo cambiará el estado del relé conectándolo o desconectándolo 11

12 Ejercicio de relé electromecánico: Placa de pruebas
El circuito para el ejercicio, presentado en una placa de pruebas. Cuando el relé está armado (COM conectado a NO) el timbre debería sonar. 12

13 Ejercicio de relé electromecánico: Descripción
Se pueden probar distintas configuraciones para que los estudiantes se familiaricen con los relés. Algunos ejemplos incluyen: La carga se puede conectar a la salida NC del relé en lugar del NO. El relé puede usarse para conmutar el cable neutro en lugar del cable de carga. 13

14 Ejercicio de relé electromecánico: Código
// Asignar un byte llamado «estado» e iniciarlo con un valor BAJO. volatile byte state = LOW; void setup() { pinMode(2, INPUT); // Registrar el 2 pin GPIO (interruptor) como entrada. pinMode(9, OUTPUT); // Registrar el 9 pin GPIO (relé) como salida. attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), changeState, RISING); // Configurar un interruptor del 2 pin GPIO para provocar un ‘cambioDeEstado()’ en un extremo ascendente. } void loop() { digitalWrite(9, estado); // Mueve el 9 pin GPIO a BAJO o ALTO dependiendo del «estado». void changeState() { estado = !estado; // Cambia «estado» de BAJO a ALTO o viceversa. 14

15 Relés de estado sólido Un TRIAC, SCR (Rectificador controlado por semiconductores) o un interruptor MOSFET, dependiendo de la naturaleza de la carga (AC o DC). No hay partes móviles que tengan como resultado un incremento de la seguridad y la vida útil. La mayoría de las veces están eléctricamente aisladas de la carga (un optocoplador controla el interruptor). Normalmente, los SSR (relés de estado sólido) no tienen polaridad ya que utilizan elementos de control basados en semiconductores (p. ej. un diodo emisor de luz) en lugar de bobinas. Como los relés de estado sólido no tienen bobina, ni partes móviles y necesitan menos potencia que sus contrapartes electromecánicas, permiten una interconexión más fácil con los microcontroladores. La mayor parte del tiempo no se necesita hardware extra, y se puede manejar directamente desde el GPIO de un microcontrolador. A veces, se coloca una resistencia que permite limitar la corriente en la entrada del relé. 15

16 Interconectar relés en estado sólido con microreguladores (MCUs).
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17 Un relé de estado sólido con la designación de sus terminales visible.
[~]: Terminales de carga. El voltaje puede variar entre 24 y 380 voltios AC. [–]: Control lógico en tierra. [+]: Entrada de control lógico (puede ser ALTO o BAJO). ALTO puede ser de hasta 32 V, o o tan BAJO como 3V facilitando la fácil interconexión con varias familias lógicas. 17 17

18 Ejercicio con relés de estado sólido: descripción
En este ejercicio, cambiaremos el relé electromecánico por un relé en estado sólido. El concepto básico del ejercicio sigue siendo el mismo (arrancar un relé mediante un pulsador momentáneo). Como la mayoría de los SSR del mercado está diseñado pensando en cargas AC, no conmutaremos nada para evitar interactuar con la tensión principal. 18

19 Ejercicio con relés de estado sólido: Esquema
[150Ω]: Resistencia que limita la corriente. [10ΚΩ]: Desarmar la resistencia. [ Cargar las terminales. 19

20 Ejercicio con relés de estado sólido: placa de pruebas
El circuito para el ejercicio, presentado en una placa de pruebas. Los límites de resistencia de 150Ω limitan el pin GPIO Arduino para evitar dañar el optocoplador del relé. TOMA DE PARED DE CA 20

21 Ejercicio con relés de estado sólido: Código
Si se manejan los circuitos se puede conseguir de ambas maneras activar tanto un relé electromecánico o en estado sólido. No es necesario cambiar los códigos, evidentemente, se usan los mismos pins GPIO. 21

22 UNIDAD 9 Relés Gracias