رله وسیلهای الکترونیکی است که امکان کنترل مدارهای پرقدرت با استفاده از سیگنالهایی ضعیف را فراهم میکند؛ این قطعه بین مدار کنترل (کمولتاژ) و مدار بار (پُرقدرت) ایزولاسیون ایجاد میکند. دو نوع اصلی آن عبارتاند از:
۱. رله الکترومکانیکی (EMR): شامل کویل مغناطیسی، آرمیچر و کنتاکتهای فیزیکی است. با عبور جریان از کویل، میدان مغناطیسی آرمیچر را جذب میکند و مسیر جریان مدار بار را وصل یا قطع مینماید؛ با قطع جریان، فنر آرمیچر را به حالت اولیه برمیگرداند. مزایا: ایزولاسیون عالی، مقاومت اتصال پایین، توانایی سوئیچ بارهای AC و DC، تحمل جریانهای هجومی و هزینه پایین. معایب: سرعت پایین، عمر مکانیکی محدود، تولید صدا و جرقه، مصرف جریان کویل، آسیبپذیری در برابر لرزش و شوک مکانیکی.
۲. رله حالت جامد (SSR): از نیمههادیهایی مانند ترایاک (برای AC) یا MOSFET / IGBT (برای DC) استفاده میکند و با اپتوکوپلر ورودی را از خروجی ایزوله میسازد. مزایا: سرعت سوئیچینگ بسیار بالا، عمر طولانی، عملکرد بیصدا و بدون جرقه، مقاومت در برابر لرزش، مصرف ورودی پایین. معایب: مقاومت اتصال بالا (تلفات حرارتی)، تحمل جریان هجومی پایین، جریان نشتی در حالت خاموش، افت ولتاژ در حالت روشن، تولید حرارت، حساسیت به ولتاژهای گذرا، معمولاً طراحی برای AC یا DC بهصورت اختصاصی، هزینه بالاتر.
۳. رلههای خاص:
۴. معیارهای انتخاب رله:
۵. کاربردها: اتوماسیون خانگی (روشن/خاموش لامپ و سیستمهای آبیاری)، سیستمهای امنیتی (آژیر، قفل برقی)، کنترل صنعتی (PLC، موتور و سلونوئید)، تابلوهای توزیع، خودرو (استارت، فن، چراغ)، مخابرات (سوئیچ سیگنال)، منابع تغذیه و UPS، تجهیزات پزشکی.
۶. ماژول رله: برد آمادهای شامل رله، درایور (مثل ترانزیستور)، دیود فلایبک، اپتوکوپلر، LED وضعیت و ترمینالهای استاندارد (Signal, VCC, GND, COM, NO, NC) است که نصب و استفاده را ساده، ایمن و سریع میکند.
۷. نکات اتصال به میکروکنترلر (مثل آردوینو):
۱. رله الکترومکانیکی (EMR): شامل کویل مغناطیسی، آرمیچر و کنتاکتهای فیزیکی است. با عبور جریان از کویل، میدان مغناطیسی آرمیچر را جذب میکند و مسیر جریان مدار بار را وصل یا قطع مینماید؛ با قطع جریان، فنر آرمیچر را به حالت اولیه برمیگرداند. مزایا: ایزولاسیون عالی، مقاومت اتصال پایین، توانایی سوئیچ بارهای AC و DC، تحمل جریانهای هجومی و هزینه پایین. معایب: سرعت پایین، عمر مکانیکی محدود، تولید صدا و جرقه، مصرف جریان کویل، آسیبپذیری در برابر لرزش و شوک مکانیکی.
۲. رله حالت جامد (SSR): از نیمههادیهایی مانند ترایاک (برای AC) یا MOSFET / IGBT (برای DC) استفاده میکند و با اپتوکوپلر ورودی را از خروجی ایزوله میسازد. مزایا: سرعت سوئیچینگ بسیار بالا، عمر طولانی، عملکرد بیصدا و بدون جرقه، مقاومت در برابر لرزش، مصرف ورودی پایین. معایب: مقاومت اتصال بالا (تلفات حرارتی)، تحمل جریان هجومی پایین، جریان نشتی در حالت خاموش، افت ولتاژ در حالت روشن، تولید حرارت، حساسیت به ولتاژهای گذرا، معمولاً طراحی برای AC یا DC بهصورت اختصاصی، هزینه بالاتر.
۳. رلههای خاص:
- هیبرید (HSSR): ترکیب EMR و SSR برای کاهش معایب هر دو؛ کاربرد محدود.
- لچ (Latching Relay): با یک پالس روشن یا خاموش میشود و موقعیت خود را بدون مصرف نگه میدارد؛ مناسب برای سیستمهای باتریدار.
- پلاریزه (Polarized Relay): جهت جریان کویل، جهت حرکت آرمیچر را تعیین میکند؛ حساس به قطبیت.
- تایمر (Time Delay Relay): دارای تأخیر داخلی برای تأخیر در خاموش یا روشن شدن یا روشن ماندن برای مدت مشخص.
۴. معیارهای انتخاب رله:
- ولتاژ و جریان کویل: باید با مدار کنترل تطبیق داشته باشد (مثلاً 5V، 12V، 24V).
- پیکربندی کنتاکت: انواع SPST، SPDT، DPST، DPDT (مثلاً 1A، 2C)؛ بستگی به نیاز مدار دارد.
- ولتاژ و جریان نامی کنتاکت: باید برابر یا بیشتر از نیاز بار باشد؛ جریان هجومی بار (مثل موتور) نیز باید لحاظ شود.
- دوام و حفاظت: عمر مکانیکی و الکتریکی (برای EMR)، MTBF (برای SSR)، زمان عملکرد (Operate/Release)، وجود حفاظتهایی مانند دیود فلایبک یا اسنابر، نوع بار (مقاومتی، سلفی)، شرایط محیطی (دمای بالا، لرزش) و روش نصب (PCB، ریلی) مهماند.
۵. کاربردها: اتوماسیون خانگی (روشن/خاموش لامپ و سیستمهای آبیاری)، سیستمهای امنیتی (آژیر، قفل برقی)، کنترل صنعتی (PLC، موتور و سلونوئید)، تابلوهای توزیع، خودرو (استارت، فن، چراغ)، مخابرات (سوئیچ سیگنال)، منابع تغذیه و UPS، تجهیزات پزشکی.
۶. ماژول رله: برد آمادهای شامل رله، درایور (مثل ترانزیستور)، دیود فلایبک، اپتوکوپلر، LED وضعیت و ترمینالهای استاندارد (Signal, VCC, GND, COM, NO, NC) است که نصب و استفاده را ساده، ایمن و سریع میکند.
۷. نکات اتصال به میکروکنترلر (مثل آردوینو):
- خروجیهای آردوینو توان کافی برای کویل ندارند؛ به ترانزیستور یا درایور مانند ULN2003 نیاز است.
- دیود فلایبک ضروری است تا از ولتاژ برگشتی کویل محافظت کند.
- استفاده از منبع تغذیه جداگانه برای کویل با GND مشترک توصیه میشود.
- رعایت ایمنی: جداسازی مدارهای ولتاژ بالا و پایین، استفاده از سیم و فیوز مناسب، اتصالات محکم، اسنابر برای بارهای سلفی، خنککاری مناسب، اجتناب از ولتاژ و جریان بیش از حد، توصیه به استفاده از ولتاژ پایین برای تمرین.
