دسته بندی رله :

رله های الکترومکانیکی Electromechanical Relay

رله های ترانزیستوری ( نیمه هادی ) که همان رله حالت جامد Solid State Relay (SSR) است.

• تک قطب تک مسیره (Single Pole Single Throw) یا SPST
• تک قطب دو مسیره (Single Pole Double Throw) یا SPDT
• دو قطب تک مسیره (Double Pole Single Throw) یا DPST
• دو قطب دو مسیره (Double Pole Double Throw) یا DPDT

رله های الکترومکانیکی :

قطعه الکترومکانیکی است برای قطع و وصل کردن نقطه ای از مدار استفاده می شود. رله های الکتریکی در واقع سوییچ های الکتریکی هستند که در ابعد و اندازه ها و توان های متنوع برای کاربرد های مخالف مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین هر رله می تواند شامل یک یا چند کنتاکت در یک پکیج با توان های بالاتر باشند که برای کاربرد یا سوئیچینک جریان بالا به کار میروند که به آن در صنعت کنتاکتور گفته می شوند.

از رله های الکترومکانیکی برای کنترل موتور یا مدار های رباتیک استفاده می شود از چنین رله های با توان پایین تر در الکترونیک نیز روی مدار چاپی PCB نیز استفاده می شود.

اصول عملکرد رله های الکترومکانیکی :

با اعمال ولتاژ به سیم پیچ (بوبین) میدان مغناطیسی ایجاد شده نیرویی کششی به آرمیچر وارد می‌کند که این نیرو از طریق یوغ باعث حرکت کنتاکت متحرک ( common ) می‌شود به عبارتی پایه NO که در حالت غیر تحریک باز است یعنی متصل به Com نیست تغییر وضعیت یوغ در حالت تحریک موجب اتصال کنتاکت های NO وCom می‌شود.

بالعکس وضعیت NC با تحریک بوبین به حالت قطع اتصال کنتاکت NC و Com میرود. همچنین در قسمت اتصال مکانیکی یوغ و آرمچیر فنرهایی وجود دارد که در حالت نرمال ( غیر تحریک) کنتاکت متحرک Com را به وضعیت قبل باز می‌گرداند.

همان طور که در شکل نشان داده شده است یک رله ساده شامل دو پایه متصل به بوبین و یک پایه کنتاکت متحرک Com و یک پایه که کنتاکت  NO ( normally open) و یک پایه NC (normally close ) می باشد.

نکات استفاده از رله :

هیچ گاه نباید برای رسیدن به آمپر بالاتر رله ها را موازی کرد چراکه رله قطعه الکترومکانیکی است و نمیتوان لحظه سوئیچینگ کاملا سنکرون کرد  بنابراین موجب سوختن رله می شود.

از آنجا که هر مدار الکتریکی ممکن است در توان های متفاوتی باشد لذا در انتخاب رله متناسب باید دقت کرد به عنوان مثال بارهایی با ولتاژ متفاوت 220 ولت AC و 12 ولت DC از رله های مجزایی باید استفاده گردد.

دیتاشیتی که سازندگان رله‌ها ارائه می‌کنند، حداکثر مقادیر ممکن مربوط به کنتاکت‌ها را برای بارهای مقاومتی DC ارائه می‌کنند و این مقادیر برای بارهای AC یا بارهای بسیار سلفی یا خازنی به اندازه قابل توجهی کاهش می‌یابد.

جهت افزایش طول عمر کنتاکت ها و کاهش آرک در مداراتی که بار سلفی یا خازنی دارند و یا سوئیچینگ در جریان های متناوب دارند از فیلتر و محافظ استفاده می شود که در مدارات با سوئیچینگ جریان متناوب از مدار اسنابر (Snubber) و در مداراتی که بار سلفی و خازنی در خذوجی داریم ( مانند موتور) از وریستور استفاده می شود.

با توجه به اینکه خود رله یک سیم پیچ (بوبین) دارد و هر سیم پیچ امپدانس و اندوکتانسی دارددر واقع یک RL است. زمانی که بوبین تحریک می شود یک میدان مغناطیسی در آن ایجاد می شود که پس از قطع تحریک نیرو محرکه الکتریکی معکوس (Back EMF) تولید می شود که این ولتاژ معکوس ممکن است به میکروکنترلر و قطعات نیمه هتدی مانند ترانزیستور و FET و … اسیب برساند. برای حل این مشکل معمولا از یک دیود موازی معکوس (دیود هرزگرد) در مدارات الکترونیکی استفاده می شود.

نکات قابل توجه در هر رله :

جنس کنتاکت های رله فلز ( رسانای الکتریکی ) می باشد عملکرد آن در مدار کاملا مشابه یک کلید یا سوئیچ است. یعنی وقتی کنتاکت باز است مقاومت آن بسیار بزرک در حد مگااهم است (مدار باز) و وقتی کنتاکت بسته است مقاومت آن ناچیز ( اتصال کوتاه ) میشود

البته در حالت غیر ایده‌آل مقاومت صفر نیست همان مقاومت هدایت است. در یک رله نو، مقاومت ON بسیار کوچک و معمولاً کمتر از ۰.۲ اهم است؛ زیرا سر کنتاکت‌ها نو و تمیز است، اما در طول زمان مقاومت سر کنتاکت‌ها افزایش خواهد یافت.

رله حالت جامد SSR :

با وجود اینکه استفاده از رله های مکانیکی بسیار ساده و مقرون به صرفه است و به راحتی میتوان مدارات قدرت و سیگنال را با استفاده از آن ایزوله کرد اما معایبی نیز دارد مثل سرعت سوئیچینگ پایین ( به دلیل وجود کنتاکت مکانیکی) و نویز پذیری فراوان و مشکلات لرزش و صدا کنتاکت و همچنین خرابی کنتاکت رله بر اثر آرک (جرقه کنتاکت)

برای غلبه بر معایب رله های مکانیکی نوع دیگری از رله ها، رله های الکتریکی SSR (Solid State Relay) ایجاد گردید.

ساختار هر رله SSR شامل یک اپتوکوپلر برای ایزولاسیون سیگنال و پاور و یک نیمه های ( تریستور یا ترایاک ) است. رله SSR قابلیت اطمینان بالایی دارد و طول عمر آن زیاد است. همچنین تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را کاهش می‌دهد (آرک زدن کنتاکت‌ها یا میدان‌های مغناطیسی وجود ندارد) و پاسخ زمانی بسیار سریع‌تری نسبت به رله‌های الکترومکانیکی متداول دارد.
همچنین با توجه به اینکه به توان کنترل ورودی کمی نیاز دارند به همین دلیل نیاز به بافر، درایور یا تقویت کننده اضافه ندارد. البته به دلیل ماهیت نیمه‌هادی بودن این قطعات باید برای آن‌ها هیت‌ سینک‌های (Heat Sink) مناسبی تعبیه کرد تا از داغ شدن بیش از حدشان جلوگیری شود.

مشابه رله‌های الکترومکانیکی، معمولاً لازم است یک مدار اسنابر RC در خروجی رله حالت جامد قرار داد تا از قطعه سوئیچینگ نیمه‌هادی آن در برابر نویز و ولتاژهای ناگهانی هنگام کار با بارهای بسیار سلفی و بسیبار خازنی محافظت شود. در اغلب SSRهای مدرن، این مدار اسنابر RC در خود رله تعبیه شده است و دیگر نیازی به اجزای خارجی اضافه برای حفاظت مدار نیست.