Els relés elèctrics es poden dividir en dues categories, a saber, relés electromecànics i relés d'estat sòlid.
Relés electromecànics
Els relés electromecànics són els dispositius que són de naturalesa electromagnètica i converteixen el flux magnètic, que es genera pel senyal de CC o CA de baixa potència d'entrada al voltant dels relés, en la força mecànica que s'utilitza per fer funcionar els contactes elèctrics dels relés. Els relés electromecànics més utilitzats tenen un circuit; enrotllat al voltant d'un nucli de ferro absorbent; que es coneix com a circuit primari.
El nucli de ferro té una part fixa anomenada jou i una armadura que és una part mòbil carregada per molla, que tanca l'espai entre l'armadura mòbil i la bobina elèctrica fixa, per tant completa el circuit del camp magnètic. L'armadura tanca els contactes que hi estan connectats i es pot moure lliurement entre el camp magnètic generat a causa de la seva posició de pivot o frontisses. Una molla o molles es connecten entre l'induït i el jou per generar la carrera de retorn per restaurar les connexions a la seva posició original quan la bobina del relé està desactivada o està en el seu estat apagat.
Construcció de relés electromecànics
La figura anterior mostra el relé simple que té dos jocs de contactes elèctricament conductors. Els relés poden ser 'Normalment oberts' o 'Normalment tancats'. El parell de contactes es caracteritza com a contactes normalment oberts o d'obertura, i un parell es caracteritza com a contactes normalment tancats o trencats. En els contactes normalment oberts els contactes estan oberts quan no hi ha potència d'entrada, només es tanquen quan hi ha corrent de camp, mentre que en els contactes normalment tancats els contactes estan tancats quan no hi ha potència d'entrada, només estan oberts quan hi ha una corrent de camp. Aquests termes s'utilitzen per defecte per als circuits sense energia que es troben en estat apagat.
Els contactes dels relés són peces de metall elèctricament conductores, quan es posen en contacte entre si completen el circuit i condueixen el flux de corrent a través del circuit igual que els interruptors. En estat obert tenen una resistència molt alta en mega ohms i actuen com un circuit obert, mentre que en estat tancat actuen com un interruptor tancat, i idealment haurien de tenir una resistència zero, però sempre hi ha una certa resistència de contacte. que s'anomena 'resistència ON'.
Els nous contactes i relés tenen una resistència a ON molt baixa perquè les seves puntes són netes i noves, però amb el temps aquesta resistència augmentarà. S'observa un efecte d'arc en els contactes que s'anomena dany a les puntes dels contactes si no estan degudament protegits de càrregues capacitives i inductives elevades. A mesura que el corrent fluirà pels contactes quan estiguin connectats, i l'efecte d'arc si no es controla seguirà augmentant, fent que la resistència sigui gran, cosa que finalment es tradueix en contactes trencats i no conductors fins i tot quan estan en estat tancat.
Per reduir els efectes d'arc i l'alta 'resistència a l'encesa' de les conductes i millorar la seva vida útil, les puntes de conductes modernes estan fetes o recobertes amb diferents aliatges de plata. Alguns d'ells inclouen Ag (plata fina), AgCu (coure de plata), AgCdO (òxid de cadmi de plata), AgW (tungstè de plata), AgNi (níquel de plata), aliatges de platí, or i plata i AgPd (pal·ladi de plata).
La llarga vida útil dels contactes de relé es pot aconseguir mitjançant la tècnica de filtratge, que es fa afegint una xarxa de condensadors de resistències coneguda com a circuit Snubber en paral·lel amb puntes de contacte de relé. Aquest circuit RC curtcircuitarà l'alta tensió, que eventualment suprimirà qualsevol efecte d'arc.
Classificació dels relés electromecànics en funció dels tipus de contacte
Com que NO i NC descriuen com es connecten els contactes, també es poden classificar en funció de les seves accions. Es poden fer unint un o més contactes d'interruptor també coneguts com a pols, que es poden connectar encara més energitzant les bobines del relé donant lloc a quatre tipus de contacte diferents donats com:
| Tipus | Descripció | Aplicació |
| Single Pol Single Throw (SPST) | Té un sol pol i una única sortida. Estarà tancat o completament desconnectat, no hi ha cap intermedi. | Són perfectes per encendre i apagar. |
| Un sol pol doble llançament (SPDT) | Té una única entrada i dues sortides diferents. Pot controlar dos circuits diferents mitjançant una única entrada. | S'utilitzen en circuits de control i interruptors de sortida del sistema PLC. |
| Doble pol únic tir (DPST) | Té dues entrades i dues sortides. Cadascun dels seus terminals pot estar en posició apagat (obert) o en posició encès (tancat). | S'utilitzen com a termòstats per controlar les càrregues de calefacció elèctrica. |
| Doble pol doble llançament (DPDT) | Té dues entrades i quatre sortides. Cada una de les entrades correspon a dues sortides. Pot controlar dos circuits diferents alhora. | S'utilitzen en la selecció de fonts d'alimentació i control d'il·luminació, etc. |
Els relés d'estat sòlid
Els relés d'estat sòlid no tenen cap part mòbil, però utilitzen les característiques òptiques i elèctriques dels semiconductors d'estat sòlid per crear aïllament i realitzar funcions de commutació. Com que no tenen peces mòbils a diferència dels relés electromecànics, no hi ha desgast dels components. També proporcionen un aïllament complet entre els contactes de sortida i d'entrada, tenint una resistència molt alta en estat obert i molt baixa en estat conductor. Són similars en funcionalitat als relés electromecànics, ja que també realitzen operacions de commutació. Són compatibles amb la majoria de famílies lògiques de circuits integrats sense utilitzar amplificadors, controladors o circuits de memòria intermèdia addicionals, a causa dels seus baixos requisits de potència de control d'entrada. Tanmateix, requereixen que estiguin muntats adequadament en dissipadors de calor per evitar el sobreescalfament.
Relé d'estat sòlid
Al punt de pas zero de la forma d'ona sinusoïdal de CA, el relé d'estat sòlid de tipus CA s'encén i evita corrents entrants elevats. Durant la commutació de càrregues capacitives i inductives altes, el circuit RC Snubber s'utilitza per eliminar els pics transitoris de soroll i tensió. Com que el dispositiu de commutació de sortida és un relé semiconductor d'estat sòlid, la caiguda de tensió a la sortida és molt alta, la qual cosa fa que la demanda de pell de calor eviti el sobreescalfament i el dany del circuit.
Mòduls d'interfície d'entrada/sortida
Els mòduls d'interfície d'entrada/sortida són un disseny especial de relés de semiconductors d'estat sòlid per connectar microcontroladors, ordinadors i PIC a commutadors i càrregues del món real. Hi ha quatre tipus bàsics de mòduls d'E/S, sortida de nivell lògic CMOS o voltatge d'entrada CA/CC a TTL, entrada lògica CMOS a una tensió de sortida CA o CC i TTL. Aquests mòduls contenen tots els circuits obligatoris per proporcionar aïllament i una interfície completa dins d'un petit dispositiu. Són accessibles com a mòduls d'estat sòlid separats, o estan integrats en dispositius de 4, 8 o 16 canals.
Taula de comparació entre relés electromecànics i semiconductors d'estat sòlid
Els relés electromecànics utilitzen contactes mecànics per a la commutació i tenen peces mòbils, mentre que els relés de semiconductors d'estat sòlid utilitzen dispositius semiconductors per a la commutació i no tenen cap part mòbil.
| Relés electromecànics | Relés de semiconductors d'estat sòlid |
| Utilitzen camps magnètics, bobines, molles i contactes mecànics per realitzar la commutació. | No utilitzen parts mòbils, sinó que utilitzen propietats òptiques i elèctriques dels semiconductors d'estat sòlid. |
| A causa de les parts mòbils, pateixen danys als components. | No pateixen el desgast dels components. |
| Tenen un cicle de vida de contacte limitat i ocupen una gran habitació. A més, tenen una velocitat de commutació lenta. | No hi ha aquestes limitacions de major espai i velocitat lenta. |
| Es pot utilitzar una tensió amb una entrada petita per controlar una tensió de sortida gran. | Es pot utilitzar una tensió amb una entrada petita per controlar una tensió de sortida gran. |
| Són rendibles. | Són cars. |
| Poden canviar càrregues de tensió petites i senyals d'alta freqüència com ara senyals d'àudio i vídeo. | No poden canviar senyals de càrrega d'alta freqüència i de petit voltatge, com ara senyals de vídeo i àudio. |
| Tenen les aplicacions més habituals en automòbils i electrodomèstics, etc. | Tenen les aplicacions més habituals en la commutació de càrregues de CA, com ara l'atenuació de la llum, el control de la velocitat del motor, etc. |
Conclusió
Un relé elèctric és un interruptor que activa i desactiva el circuit elèctric mitjançant un senyal elèctric extern. Poden controlar un corrent elèctric elevat mitjançant un senyal de baixa potència, també classificat com a transductors, a causa de la seva capacitat per canviar una magnitud física en una altra. Els relés electromecànics utilitzen camps magnètics, bobines, molles i contactes mecànics per realitzar la commutació. A causa de les parts mòbils, pateixen danys als components.
Tenen un cicle de vida de contacte limitat i ocupen molt d'espai, també tenen una velocitat de commutació lenta, mentre que els relés de semiconductors d'estat sòlid no utilitzen peces mòbils en lloc d'utilitzar propietats elèctriques i òptiques dels semiconductors d'estat sòlid. No pateixen el desgast dels components, però són cars.