Elektrilised releed võib jagada kahte kategooriasse, nimelt elektromehaanilised releed ja pooljuhtreleed.
Elektromehaanilised releed
Elektromehaanilised releed on seadmed, mis on oma olemuselt elektromagnetilised ja muudavad magnetvoo, mis tekib madala sisendvõimsusega alalis- või vahelduvvoolu signaalist releede ümber, mehaaniliseks jõuks, mida kasutatakse releede elektriliste kontaktide käitamiseks. Kõige sagedamini kasutatavatel elektromehaanilistel releedel on vooluahel; haav ümber imava raudsüdamiku; mida tuntakse primaarahelana.
Rauasüdamikul on nii fikseeritud osa, mida nimetatakse ikkeks, kui ka armatuur, mis on liikuv vedruga koormatud osa, mis sulgeb liikuva armatuuri ja fikseeritud elektrimähise vahelise õhupilu, lõpetades seega magnetvälja ahela. Armatuur sulgeb selle külge kinnitatud kontaktid ja võib vabalt liikuda tekitatud magnetvälja vahel tänu oma pöörde- või liigendpositsioonile. Armatuuri ja ikke vahele on ühendatud vedru või vedrud, et tekitada tagasikäik, et taastada ühendused nende algsesse asendisse, kui relee mähis on pingevaba või väljalülitatud olekus.
Elektromehaanilise relee ehitus
Ülaltoodud joonisel on kujutatud lihtsat releed, millel on kaks elektrit juhtivate kontaktide komplekti. Releed võivad olla 'tavaliselt avatud' või 'tavaliselt suletud'. Kontaktide paari iseloomustatakse kui tavaliselt avatud või looge kontakte ja ühte paari kui tavaliselt suletud või katkendlikke kontakte. Tavaliselt avatud kontaktide puhul on kontaktid avatud, kui sisendvoolu ei ole, need on suletud ainult siis, kui on väljavool, samas kui Normally Closed kontaktides on kontaktid suletud, kui sisendvõimsus puudub, need on avatud ainult siis, kui on olemas väljavool. Neid termineid kasutatakse vaikimisi pingevabade vooluahelate jaoks, mis on väljalülitatud olekus.
Releede kontaktid on elektrit juhtivad metallitükid, mis üksteisega kokku puutudes lõpetavad vooluringi ja juhivad voolu läbi ahela nagu lülitid. Avatud olekus on neil väga suur takistus megaoomides ja nad toimivad avatud vooluahelana, suletud olekus aga suletud lülititena ja ideaaljuhul peaks neil olema nulltakistus, kuid alati on teatud kontakttakistus. mida nimetatakse 'ON takistuseks'.
Uutel kontaktidel ja releedel on väga madal sisselülitamistakistus, kuna nende otsad on korralikud ja uued, kuid aja jooksul see takistus suureneb. Kontaktidel on kaarekujuline efekt, mida nimetatakse kontaktide otste kahjustuseks, kui need ei ole korralikult kaitstud suurte mahtuvuslike ja induktiivsete koormuste eest. Kuna vool liigub läbi kontaktide, kui need on ühendatud, ja kaarekujuline efekt, kui seda ei kontrollita, suureneb pidevalt, muutes takistuse suureks, mille tulemuseks on lõpuks rebenevad ja mittejuhtivad kontaktid isegi siis, kui need on suletud olekus.
Kaarekujuliste efektide ja kõrge 'ON-takistuse' vähendamiseks juhtivustes ning nende eluea pikendamiseks on kaasaegsed juhtotsad valmistatud erinevatest hõbedasulamitest või kaetud nendega. Mõned neist on Ag (peen hõbe), AgCu (hõbe vask), AgCdO (hõbekaadmiumoksiid), AgW (hõbeda volfram), AgNi (hõbe nikkel), plaatina, kulla ja hõbeda sulamid ning AgPd (hõbepallaadium).
Releekontaktide pika eluea saab saavutada filtreerimistehnika abil, milleks lisatakse paralleelselt relee kontakti otstega takisti kondensaatorivõrk, mida tuntakse kui Snubber Circuit. See RC-ahel lühistab kõrgepinge, mis lõpuks summutab igasuguse kaarekujulise efekti.
Elektromehaaniliste releede klassifikatsioon kontaktitüüpide alusel
Kuna NO ja NC kirjeldavad kontaktide ühendamist, saab neid liigitada ka nende toimingute alusel. Neid saab teha, ühendades ühe või mitu lülitikontakti, mida nimetatakse ka poolusteks ja mida saab täiendavalt ühendada releemähiste pingestamise teel, mis annab neli erinevat kontaktitüüpi:
| Tüüp | Kirjeldus | Rakendus |
| Ühepooluse ühe vise (SPST) | Sellel on üks poolus ja üks väljund. See on kas suletud või täielikult lahti ühendatud, vahepealset pole. | Need sobivad suurepäraselt sisse- ja väljalülitamiseks. |
| Ühepooluse kahevise (SPDT) | Sellel on üks sisend ja kaks erinevat väljundit. See suudab ühe sisendi kaudu juhtida kahte erinevat vooluahelat. | Neid kasutatakse juhtimisahelates ja PLC-süsteemi väljundlülitites. |
| Kahepooluse ühe viske (DPST) | Sellel on kaks sisendit ja kaks väljundit. Kõik selle klemmid võivad olla väljalülitatud asendis (avatud) või sisselülitatud asendis (suletud). | Neid kasutatakse termostaatidena elektrikütte koormuse reguleerimiseks. |
| Kahepooluseline topeltvise (DPDT) | Sellel on kaks sisendit ja neli väljundit. Iga sisend vastab kahele väljundile.see suudab juhtida kahte erinevat vooluahelat korraga. | Neid kasutatakse toiteallika valimisel ja valgustuse juhtimisel jne. |
Tahkisreleed
Solid-state releedel ei ole liikuvaid osi, kuid nad kasutavad isolatsiooni loomiseks ja lülitusfunktsioonide täitmiseks pooljuhtpooljuhtide optilisi ja elektrilisi omadusi. Kuna neil pole erinevalt elektromehaanilistest releedest liikuvaid osi, ei esine ka komponentide kulumist. Need tagavad ka täieliku isolatsiooni väljund- ja sisendkontaktide vahel, millel on avatud olekus väga kõrge takistus ja juhtivas olekus väga madal. Funktsionaalsuselt on need sarnased elektromehaaniliste releedega, kuna teostavad ka lülitustoiminguid. Need ühilduvad enamiku IC-loogikaperekondadega ilma täiendavaid võimendeid, draivereid või puhverahelaid kasutamata nende madalate sisendjuhtimisvõimsuse nõuete tõttu. Ülekuumenemise vältimiseks tuleb need siiski sobivalt jahutusradiaatoritele paigaldada.
Tahkisrelee
Vahelduvvoolu sinusoidaalse lainekuju nullpunktis lülitub vahelduvvoolu tüüpi pooljuhtrelee 'ON' ja see takistab suuri sissetulevaid voolusid. Suurte mahtuvuslike ja induktiivsete koormuste ümberlülitamisel kasutatakse RC Snubberi ahelat müra ja pinge transientsete naastude kõrvaldamiseks. Kuna väljundi lülitusseade on pooljuhtrelee, on pingelang väljundis väga suur, mistõttu on vaja soojust, et vältida vooluahela ülekuumenemist ja kahjustusi.
Sisend/väljundliidese moodulid
Sisend/väljundliidese moodulid on tahkis-pooljuhtreleede spetsiaalne disain, et ühendada mikrokontrollereid, arvuteid ja PIC-sid pärismaailma lülitite ja koormustega. I/O-mooduleid on neli põhitüüpi, CMOS-i loogikataseme väljund või vahelduv-/alalisvoolu sisendpinge TTL-ile, CMOS-i loogikasisend vahelduv- või alalisvoolu väljundpingele ja TTL-le. Need moodulid sisaldavad kõiki kohustuslikke vooluringe isolatsiooni ja täieliku liidese tagamiseks ühes väikeses seadmes. Need on ligipääsetavad eraldi pooljuhtmoodulitena või integreeritud 4, 8 või 16 kanaliga seadmetesse.
Elektromehaaniliste ja tahkis-pooljuhtreleede võrdlustabel
Elektromehaanilised releed kasutavad lülitamiseks mehaanilisi kontakte ja neil on liikuvad osad, samas kui pooljuhtreleed kasutavad lülitamiseks pooljuhtseadmeid ja neil ei ole liikuvaid osi.
| Elektromehaanilised releed | Tahkispooljuhtreleed |
| Nad kasutavad ümberlülitamiseks magnetvälju, pooli, vedrusid ja mehaanilisi kontakte. | Nad ei kasuta liikuvaid osi, selle asemel kasutavad tahkispooljuhtide optilisi ja elektrilisi omadusi. |
| Liikuvate osade tõttu kahjustavad need komponente. | Need ei läbi komponentide kulumist. |
| Neil on piiratud kontakti elutsükkel ja nad võtavad enda alla suure ruumi. Lisaks on neil aeglane lülituskiirus. | Suurema ruumi ja aeglase kiirusega selliseid piiranguid pole. |
| Väikese sisendiga pinget saab kasutada suure väljundpinge juhtimiseks. | Väikese sisendiga pinget saab kasutada suure väljundpinge juhtimiseks. |
| Need on kulutõhusad. | Need on kallid. |
| Need võivad lülitada väikeseid pingekoormusi ja kõrgsageduslikke signaale, näiteks heli- ja videosignaale. | Nad ei saa lülitada kõrgsageduslikke ja väikese pingega signaale, näiteks video- ja helisignaale. |
| Neid kasutatakse kõige sagedamini autodes ja koduelektroonikaseadmetes jne. | Neil on kõige levinumad rakendused vahelduvvoolu koormuste ümberlülitamisel, nagu valguse hämardamine, mootori kiiruse reguleerimine jne. |
Järeldus
Elektrirelee on lüliti, mis lülitab elektriahela välise elektrisignaali kaudu sisse ja välja. Nad suudavad juhtida tugevat elektrivoolu väikese võimsusega signaali kaudu, mida klassifitseeritakse ka muunduriteks, kuna nad suudavad muuta ühe füüsikalise suuruse teiseks. Elektromehaanilised releed kasutavad ümberlülitamiseks magnetvälju, pooli, vedrusid ja mehaanilisi kontakte. Liikuvate osade tõttu kahjustavad need komponente.
Neil on piiratud kontakti elutsükkel ja need võtavad palju ruumi, samuti on neil aeglane lülituskiirus, samal ajal kui pooljuhtreleed ei kasuta liikuvaid osi, kasutades tahkispooljuhtide elektrilisi ja optilisi omadusi. Need ei läbi komponentide kulumist, kuid need on kallid.