Relés de señalización: conceptos básicos

Los relés son un dispositivo electrónico muy utilizado y valioso, que existe desde 1835. A pesar de su antigüedad, siguen desempeñando un papel importante en diversas industrias. Permiten controlar a distancia un circuito, lo que los hace útiles en aplicaciones muy extendidas. Incluso las primeras computadoras se construían utilizando un gran número de relés para funciones de lógica booleana. Una subcategoría importante de relés son los relés de señales, que tienen usos específicos y suelen desempeñar un papel importante en las comunicaciones. Este artículo ofrece una introducción a los relés de señalización: qué son, diferencias con otros relés, criterios de selección, etc.

Nociones básicas sobre relés de señales

Los relés de señalización son esencialmente interruptores electromecánicos accionados eléctricamente que controlan el flujo de corriente en un circuito. Funcionan utilizando una fuerza magnética, producida por una corriente de control que circula por una bobina cerca de los contactos, para desplazar las piezas móviles internas o los contactos entre las posiciones de abierto y cerrado. Esto permite que una señal pequeña controle a otra mayor. Son similares a los relés de potencia, pero están diseñados para manejar voltaje y corriente bajos, normalmente por debajo de 2 amperios, y conmutar señales de baja potencia con voltajes nominales normalmente entre 5 V_CC y 30 V_CC. Por ello, también se conocen como "relés de baja señal".

Como ya se ha mencionado, los relés de señalización son un tipo de relé electromecánico más adecuado para aplicaciones de voltaje y corriente bajos, con contactos específicamente diseñados para baja potencia. Aunque los relés de potencia, que pueden manejar corrientes y voltajes más elevados, pueden resultar más económicos para determinadas aplicaciones, también pueden corromper señales de baja potencia en circuitos de audio o vídeo, por lo que los relés de señal son una opción más adecuada. Los relés de señal vienen en paquetes pequeños, perfectos para el montaje en placa y ofrecen tiempos de conmutación más rápidos. Suelen ser menos caros que los relés de estado sólido y no les afectan los transitorios de voltaje o corriente, ni son susceptibles a EMI/RFI. Debido a su pequeña potencia, también generan menos calor que los relés de estado sólido y, por lo tanto, no suelen requerir soluciones de gestión térmica en el circuito.

Figura 1: Comparación básica de los relés de bajo y alto nivel. (Fuente de la imagen: Same Sky)

Ventajas del relé de señales

Los relés de señalización, al igual que otros relés electromecánicos, ofrecen diversas ventajas en los proyectos, entre las que se incluyen:

• Simplicidad en el diseño
• Aislamiento eléctrico
• Operación sólida
• Ahorro de costes en el cableado de larga distancia
• Múltiples opciones de embalaje y funciones
• Inmunidad contra EMI (interferencias electromagnéticas)

Cuando se adaptan correctamente a los requisitos de potencia del circuito, los relés de señal también proporcionan ventajas adicionales como:

• Facilidad de manejo
• Tamaño reducido
• Costo asequible
• Resistencia a los choques mecánicos
• Alto aislamiento entre la bobina interna y los contactos

Especificaciones clave y selección de relés de señalización

Al seleccionar un modelo de relé de señal para un diseño, hay que tener en cuenta varios factores, entre ellos:

• Voltaje nominal: el voltaje máximo que puede conmutar el relé, normalmente medido en V_CC o V_CA.
• Corriente nominal: la corriente máxima que puede conmutar el relé, medida en amperios.
• Resistencia de contacto: la resistencia, medida en Ohmios, añadida al circuito de carga.
• Voltaje de la bobina: el voltaje de control nominal para la bobina del relé.
• Corriente de la bobina: la corriente nominal que toma la bobina con el voltaje nominal de la bobina.
• Forma de los contactos: configuración del interruptor del relé (número de polos y configuración normalmente abiertos o normalmente cerrados). Por ejemplo, SPDT (1 forma C) y DPDT (2 formas C).
• Clase de contacto: los valores de intensidad y tensión para garantizar el funcionamiento del relé. Por ejemplo, se suele expresar como 1 A a 30 V_CC.
• Tiempo de conmutación: velocidad de funcionamiento del relé desde que se aplica la corriente de mando hasta que se cierran los contactos, o viceversa.
• Tipo de montaje: el método de montaje de la aplicación. Suele ser a través de orificio o montaje en superficie en la placa de PC.
• Resistencia dieléctrica: la tensión máxima que un relé puede tolerar sin sufrir daños durante un periodo determinado.
• Temperatura de funcionamiento: el intervalo de temperaturas especificado en el que un relé puede funcionar de forma segura y satisfactoria sin degradarse.

Con la lista anterior en mente, un ingeniero puede empezar el proceso de elección de un relé de señal para un proyecto. Para empezar, determine los valores nominales de voltaje e intensidad necesarios en función de la carga de conmutación máxima del circuito. Es importante tener en cuenta que los relés de señal suelen conmutar 2 A o menos.

A continuación, identifique la tensión y el tipo de control necesarios, CA o CC, y especifique el número de polos/circuitos que deben conmutarse. Además, ¿es necesario que el circuito/conmutador esté Normalmente abierto (NO) o Normalmente cerrado (NC)?

Por último, considere el método de montaje del dispositivo en el circuito, como montaje en panel, riel DIN, montaje en superficie o agujero pasante. Determinando los parámetros específicos necesarios, es posible identificar un relé que satisfaga las necesidades del sistema sin estar sobreespecificado.

Figura 2: Pasos generales para seleccionar un relé de señalización. (Fuente de la imagen: Same Sky)

Aplicaciones del relé de señales

Los relés de señalización, gracias a su capacidad de conmutación de baja potencia, se han implantado en una amplia gama de aplicaciones, tanto de consumo como comerciales. Proporcionan una solución eficaz para dispositivos de red que requieren señales de larga distancia con voltaje y corriente superiores a los que la mayoría de los componentes electrónicos pueden manejar de forma nativa. Los relés de señalización también son útiles en aplicaciones de respuesta rápida que no requieren tanta potencia como un relé de potencia. Además, en entornos cotidianos como hogares y oficinas, un termostato funciona con un voltaje y una corriente bajos, pero necesita enviar una señal a la caldera o a la unidad de aire acondicionado (CA). Un relé de señal puede tomar la pequeña señal de control de baja potencia y utilizarla para transmitir el mensaje a la unidad de calefacción o de CA, lo que les permite tomar la acción apropiada.

Conclusión:

A medida que los sistemas electrónicos se hacen más avanzados, surge a menudo la necesidad de un aislamiento eléctrico completo entre una señal de conmutación y la señal que se conmuta. Los relés de señal proporcionan una solución para controlar con seguridad la corriente y el voltaje a distancia.

Estos dispositivos se utilizan ampliamente en una gran variedad de productos y sistemas industriales y de consumo para conmutar la alimentación en distintos tipos de circuitos. Tras identificar los requisitos de un diseño, Same Sky ofrece una gama de relés de señalización para satisfacer las necesidades de conmutación de corriente de bajo nivel de un ingeniero.