Il relè è un componente che esiste da molti anni, è utilizzato in centinaia di dispositivi in tutti i settori dal consumer all’industriale. Sviluppati per la prima volta nel 1835 per i circuiti telegrafici e impiegati in seguito nelle centrali telefoniche, i relè funzionano ancora in modo affidabile, silenzioso ed efficiente
I relè svolgono una funzione indispensabile in migliaia di prodotti e sistemi di consumo, commerciali e industriali. All’atto pratico, i relè sono semplicemente interruttori elettrici. Utilizzano un segnale a bassa potenza per controllare un circuito ad alta potenza, che può essere vicino o lontano. La loro struttura consente al segnale a bassa potenza di essere efficacemente isolato dal circuito ad alta potenza (isolamento galvanico), consentendo un funzionamento elettrico sicuro e affidabile per l'utente. Possono essere utilizzati per controllare un singolo circuito o più circuiti e possono fungere da amplificatori o interruttori automatici. Il controllo della potenza del dispositivo a distanza significa anche ulteriore sicurezza per i processi industriali che possono rappresentare un pericolo fisico per gli operatori. Disponibili in un'ampia varietà di package, capacità di corrente e dimensioni, sono onnipresenti come l'interruttore comune.
Le due famiglie di relè
Sono disponibili due famiglie di relè: elettromeccanici (EMR) e a stato solido (SSR); i primi hanno parti mobili mentre i secondi impiegano elementi a semiconduttore.
La versione elettromeccanica è quella in circolazione da più tempo e contiene contatti, un'armatura, una molla e un elettromagnete. Nel loro funzionamento più semplice, una molla tiene in posizione l'armatura. Quando viene applicata una corrente, l'elettromagnete attrae l'armatura il cui movimento chiude uno o più contatti e consente alla corrente di fluire nel circuito.
I relè a stato solido, apparsi per la prima volta alla fine degli anni '50, svolgono la stessa funzione di base dei relè elettromeccanici, ma sono completamente elettronici e non hanno parti mobili. Impiegano un circuito di ingresso, un circuito di controllo e un circuito di uscita per controllare la corrente. Quando viene applicata una tensione superiore alla tensione di attivazione specificata, il circuito di controllo attiva il relè. Quando la tensione scende al di sotto della tensione di dropout, il relè viene disattivato.
Relè: pro e contro delle due tecnologie
Sia i relè elettromeccanici che quelli a stato solido sono dispositivi affidabili, ma hanno entrambi pro e contro che dovrebbero essere considerati all'inizio della fase di progettazione del prodotto o del sistema finale.
I relè elettromeccanici sono dispositivi robusti con un funzionamento semplice che lavorano in modo affidabile in una grande varietà di applicazioni che possono includere ambienti operativi ad alta corrente e pertanto pericolosi.
Considerando la loro longevità, le prestazionali che li caratterizzano e i fondamenti operativi sono ben noti. Offrono un isolamento elettrico completo, possono tollerare transitori ad alta corrente e tensione e sono insensibili ai disturbi elettromagnetici (EMI/RFI).
Di contro, essendo elettromeccanici e pertanto avendo parti mobili, a lungo andare possono incorrere in un degrado fisico. Possono anche essere soggetti ad archi elettrici sui contatti, che causano fusione e cortocircuiti. Inoltre, i contatti possono anche essere soggetti a corrosione e ossidazione.
A causa della loro natura meccanica, possono anche essere soggetti a rimbalzo dei contatti dovuto a urti e vibrazioni, possono generare disturbi EMI/RFI.
I relè allo stato solido, non avendo parti mobili, offrono una durata maggiore rispetto ai relè elettromeccanici e funzionano con una più bassa potenza di controllo. I cicli di attivazione/disattivazione sono molto più rapidi, non soffrono di nessun arco elettrico e nessun rimbalzo dei contatti. Inoltre, non sono influenzati da urti meccanici esterni, vibrazioni o campi magnetici. I relè allo stato solido funzionano anche in un intervallo di tensione molto più basso rispetto a quelli elettromeccanici, il che li rende applicabili ai dispositivi elettronici, ma hanno un limite alle richieste di alta potenza. Essendo dei semiconduttori, i relè allo stato solido possono anche essere sensibili ai transitori di tensione o di corrente e ai disturbi EMI/RFI. I relè allo stato solido possono anche generare più calore rispetto alla controparte elettromeccanica e possono essere fortemente influenzati dalle temperature ambiente.
Infine, con i convenzionali relè a semiconduttore l'isolamento galvanico tra il segnale di comando e il carico è ottenuto con tecnologie isolanti (induttiva o capacitiva), in alternativa può essere ottenuto tramite l'uso di fotoaccoppiatori, che utilizzano componenti optoelettronici per isolare l'ingresso dall'uscita.
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