¿Que hacemos cuando queremos controlar algo que funciona a una tensión rara? O no tan rara. ¿Cómo puedes, con un microcontrolador, encender y apagar una bombilla de casa o la batidora? Imaginaros café recién echo nada más levantarnos sin tener que encender nosotros la cocina. ¿Podríamos encender con un microcontrolador la cafetera antes de levantarnos? Todo un sueño, ¿verdad?, aunque algo arriesgado...
El objeto de las placas aquí descritas no es el de hacer café. Se trata de un par de placas para controlar relés. Por un lado para controlar un solo relé, por otro para controlar 8 relés. Pero vamos paso a paso como de costumbre.
¿Que es un relé?
Un relé es un interruptor controlado por un electroimán o bobina. Se trata, por tanto, de un interruptor mecánico capaz de cerrar o abrir circuitos por los que circula gran cantidad de corriente (desde el punto de vista de la electrónica). Los contactos de este interruptor son movidos mediante un juego de palancas, que es accionado al excitar una bobina. En el interior de la bobina hay un trozo de metal que es atraído o repelido por el campo magnético generado por la bobina y, a su vez, éste mueve el mecanismo que desplaza los contactos.
Tipos de relés
Hay muchos tipos de relés, para nosotros los más interesantes son dos.
Relés de estado sólido: son los que no tienen elementos mecánicos para interrumpir o cerrar el paso de corriente, se tratan de circuitos electrónicos con optoacopladores y TRIACs que realizan la misma función que un relé convencional.
Contactores: aunque normalmente no se consideran relés, realmente desde el punto de vista de su función son idénticos, salvo por sus características. Digamos que un contactor es un relé a lo bruto, controlan altas corrientes a tensiones normalmente de alterna de $230V$ o $380V$. Sus partes son más complejas ya que están pensados para no fallar y recibir un uso muy intensivo. En ocasiones, son incluso desmontables, permitiendo cambiar la bobina en caso de avería o los contactos, llegando incluso algún modelo a ser medio configurable. Con ellos se pueden controlar motores de muchos CV o controlar el encendido de las luces de todo un jardín.
Las placas
Como dijimos al comienzo del artículo hemos realizado 2 diseños diferentes:
1. Una placa con 8 relés de simple circuito conmutado
2. Una placa modular de un único relé de doble circuito conmutado
Ambas placas comparten una serie de características comunes.
Puesto que para conseguir la conmutación se debe accionar una bobina, hay que tener en cuenta que al cesar el paso de corriente por una bobina ésta se opone al mismo, creando un pico inverso de tensión entre sus extremos. Por ello es necesario colocar, en paralelo con la misma, un diodo de freewheeling, flyback o, en castellano, de libre circulación. Este diodo irá polarizado en inversa con respecto a la tensión de actuación y en paralelo con la bobina del relé. Su misión será absorber estos picos inversos de tensión, protegiendo la salida del dispositivo. De estos diodos ya hemos hablado en otros artículos como en Placa para control de motores o Controlador de motores PAP con L297 y L298.
También debemos tener en cuenta la corriente que consume la bobina cuando está polarizada. Sabiendo que esta es superior a 40mA y que la mayoría de los microcontroladores no dan esta corriente, hay que utilizar un transistor para conmutar esta corriente (de este tema se habla en el artículo Placa de salidas digitales). En este caso se utiliza el transistor de un optoacoplador, puesto que soportan la corriente necesaria para la polarización y permite conseguir un aislamiento galvánico con respecto a las salidas del microcontrolador (ver artículo Optoacopladores). Este aislamiento galvánico es sólo en las salidas, puesto que la placa comparte alimentación con la del microcontrolador.
La placa de 8 relés
Al tratarse de una placa que utiliza un puerto entero se le colocó un 74LS245 para amplificar la corriente que da el puerto y no cargar el mismo, polarizando correctamente los LEDs tanto de señalización como los internos del optoacoplador.
Como sólo disponemos de relés DPDT (doble conmutador), se pusieron en cortocircuito ambos contactos de salida, permitiendo así conmutar más intensidad. Con el relé que tenemos montado con referencia finder 30.22 7 005 0010 podemos conmutar 230V, 2A. Como las salidas de ambos circuitos están en paralelo podemos conmutar 230V, 4A.
Foto 1: Placa de 8 relés terminada
La placa de un relé
Al tratarse de una placa modular se colocaron tiras de pines que permiten seleccionar con qué salida se desea activar el relé.
En este caso se aprovechan ambos circuitos del relé, de ahí que esta placa disponga de dos borneros de salida para un único relé. Con el relé que tenemos montado con referencia finder 30.22 7 005 0010 podemos conmutar 230V, 2A.
En el caso de desear conectar varias placas como esta al microcontrolador, es muy recomendable intercalar la placa de buffers, ya que si no es posible que no funcione correctamente.
Foto 2: Placa de un relé terminada
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- Escrito por Lemac
- Creado: 21 Mayo 2014