Suponha que temos um projeto no qual precisamos automatizar o acionamento de um conjunto de lâmpadas que estão ligadas na rede elétrica residencial (127 Volts). Para isso iremos utilizar um placa de prototipagem da família Arduino (5 Volts) que será responsável por determinar o momento que as lâmpadas devem ser acionadas.
A pergunta que surge de imediato é:
O Arduino não funciona com 127 Volts logo como posso realizar a interface entre o meu microcontrolador e a rede elétrica?
Entre diversas outras aplicações é para isso que serve o relé o qual irei descrever o funcionamento neste artigo.
1. Principio de Funcionamento
O relé não é nada mais do que uma chave eletromecânica construída em duas partes, uma elétrica através de um bobina e outra mecânica com contatos elétricos.
A forma mais simples de se entender é utilizando uma abstração com o interruptor de parede. Para acendermos uma lâmpada, precisamos pressionar um botão que por sua vez fecha um contato elétrico que se encontra abaixo do invólucro de plastico, o que em outras palavras é a mesma coisa que encostar duas chapas de metal fechando assim o circuito.
Logo podemos dizer que se trata de um interruptor totalmente mecânico no qual precisa de uma ação manual através das mãos do usuário para que altere o seu estado.
O mais importante deste processo é perceber que em nenhum momento você entrou em contato físico com a rele elétrica. Lembre-se desse detalhe pois iremos aborda-lo novamente mais a frente.
Imagine agora se ao invés de acionarmos o interruptor com as mãos aproximássemos um eletroímã e através do campo magnético gerado passarmos a controlar a posição dos contatos elétricos. Dessa forma podemos alterar o estado do interruptor apenas ligando ou desligando o eletroímã.
A grande vantagem desse método ocorre pelo fato de não existir um contato físico entre a bobina do eletroímã e os contatos metálicos, permitindo a construção de dois circuitos separados cada um com sua respectiva tensão.
O contato elétrico por se tratar de uma chapa de metal mais robusta pode facilmente suportar tensões mais elevadas como os encontrados na tomada residencial (127/220V). Por outro lado a bobina não precisa de uma alta tensão para gerar um campo magnético que seja forte o suficiente para atrair os contatos e pode facilmente funcionar com apenas 5 volts.
Na imagem abaixo temos a estrutura interna de um relé onde os terminais A1 e A2 são referentes a bobina (eletroímã) e os terminais 3 e 4 são os contatos elétricos (rede elétrica).
Perceba como os contatos 3 e 4 estão inicialmente estão desconectados, entretanto quando o indutor for acionado ira atrair uma estrutura semelhante a uma alavanca que irá fechar os contatos permitindo assim a passagem da corrente elétrica.
Em resumo, o indutor está realizando o mesmo papel que nossas mãos ao acionar um interruptor de parede.
2. Diagrama Elétrico
São diversos os modelos de relés disponíveis no mercado e dessa forma antes de sua utilização precisamos saber ler o seu diagrama elétrico a fim de não cometermos erros. Para isso como exemplo utilizaremos os relés miniaturas devido a sua utilização ser muito comuns em módulos e projetos eletrônicos.
Neste tipo de rele existe o que chamamos de contato normalmente aberto (NA) e contato normalmente fechado (NF). Perceba que temos um terminal comum que sempre permanecerá conectado ao terminal NF enquanto a bobina estiver desligada. Assim que a bobina for ligada, este terminal comum irá se desconectar do terminal NF e então fechar o contato com o terminal NA acionando assim as nossas lâmpadas.
Preste atenção ao fato de que o terminal comum junto dos contatos normalmente aberto (NA) e fechado (NF) são aqueles que devem entrar em contato com sua rede elétrica (127/220V) enquanto que os terminais da bobina (L) são os que ficam conectados a sua fonte de 5 volts nesta situação.
Pode parecer estranho essa configuração de terminais mas existe um propósito que fica mais claro ao observar as partes internas do relé:
Perceba como o terminal comum está logo acima da bobina funcionando como um mola conectada ao terminal NA na parte superior, dessa forma quando a bobina é acionada atrai a chapa de metal fazendo com que ela venha a se conectar com o terminal NF que está na parte inferior.
Novamente se atente ao fato de que temos dois circuitos sem contato algum entre eles sendo um circuito elétrico e outro mecânico.
3. Aplicação no Circuito
Comumente não ligamos o relé diretamente ao microcontrolador pois isso pode vir a causar danos ao mesmo, como intermediário adicionamos um transistor além de um diodo de proteção.
4. Datasheet
Abaixo estou disponibilizando o datasheet de um dos modelos mais comuns encontrados no mercado, preste atenção especialmente ao diagrama elétrico pois sem dúvida é o que mais gera confusão para quem está começando a aprender.
produto_731Neste artigo eu usei como situação problema um relé de 5 volts com um Arduino a fim de deixar o aprendizado mais didático, mas existe uma infinidade de situações possíveis onde esses componentes podem ser utilizados.
Qualquer dúvida deixem nos comentários. Até o próximo artigo!
