Um relé é um atuador de binário, uma vez que tem dois estados estáveis, com energia e trancado ou sem energia e destrancado.

Há uma variedade de dispositivos elétricos e eletrónicos que são classificados como dispositivos de saída usados para controlar ou utilizar algum processo físico externo. Estes dispositivos de saída são normalmente designados como atuadores.

Ao receber tensão na bobina o relé altera o seu estado de "LIGADO" para "DESLIGADO" ou vice versa, permitindo controlar o funcionamento de um outro dispositivo de maior potência.

Os relés são dispositivos comutadores eletromecânicos e representam-se pelo símbolo na figura. O símbolo pode variar um pouco mas tem em comum os contatos que abrem ou fecham e a entrada da bobine.

Símbolo do Relé

Relé Simples	Relé duplo

Símbolo Relé IEEE, IEC

Uma bobina ao ser percorrida por uma corrente, gera um campo magnético no seu núcleo que atrai um ou vários contactos elétricos, permitindo ligar, desligar ou comutar um circuito elétrico externo.

No exemplo da imagem, uma bobina ao receber uma tensão nos seus terminais, cria um campo magnético que através do seu núcleo atrai o induzido, fechando os contactos entre os pontos A e B.

Funcionamento relé

No funcionamento de um relé, na sua forma mais comum de aplicação permite três tipos básicos de funcionamento.

• Fig.1- O relé fecha o circuito entre os terminais A e B.
• Fig.2- O relé abre o circuito entre os terminais A e B.
• Fig.3- O relé comuta a tensão que entra no terminal A comutando entre o terminal B e C.

Circuito Relé

No exemplo em baixo mostra-se o circuito de funcionamento de um relé

Esta característica do relé, permite que ao receber energia com correntes muito pequenas, em relação à corrente que o circuito controlado, possibilita o controlo de circuitos de altas correntes (motores, lâmpadas, máquinas industriais...), diretamente a partir de dispositivos eletrónicos fracos, (transístores, circuitos integrados, fotoresistores...)
A corrente fornecida diretamente por um transistor de pequena potência, da ordem de 0,1A, não conseguiria controlar uma máquina industrial, um motor ou uma lâmpada, mas pode ativar um relé e através dele controlar a carga de alta potência.

Calcular transístor para atuar um relé

É preciso saber a corrente que a bobina do relé consome. Com o multímetro(ohmimetro), mede-se o valor do enrolamento, o valor varia entre 100 e 10KΩ

I_rele = Tensão de alimentação (+V)/ Resistência da bobina do relé

Se a tensão de alimentação é, por exemplo, 6V e a resistência da bobina 600Ω a corrente será,

I_rele = V/R=6/600=0,01A=10mA

Para Calcular o valor do resistor R1 e o transistor, precisamos de saber o ganho do transistor sabendo que a corrente de coletor será a corrente que passará na bobina, no exemplo, 10mA. O transistor tem de suportar uma corrente superior ao consumo de 10mA da bobina e ter uma tensão de V_ce acima do valor da alimentação. Pode usar-se um transistor PNP ou NPN, neste exemplo, vamos usar o BC547 que tem um ganho(HFE) de aproximadamente 75.
O ganho(HFE) é a relação entre a corrente de coletor(I_c) e corrente de base(I_b) HFE= I_c/I_b
Podemos então calcular a corrente de base (I_b) com a seguinte formula:

I_b=I_c/HFE = 0,01/75 = 0,00013A=0,13mA

Com a corrente de base já se pode calcular o valor de R1, usando a lei de ohm,

R=V/I_b=6/0.00013=46153Ω
(valor comercial mais próximo 47KΩ)

Para que serve o díodo D1

Que díodo usar junto ao relé? O diodo é necessário porque se a tensão subir a um nível muito elevado, a tensão no indutor(bobina) do relé subirá proporcionalmente. A fórmula para a tensão é:

V_L = - L * Δi / Δt

Teoricamente, se delta t igual a zero V_L será infinito. Adicionando um diodo "inversamente polarizado" em paralelo com o relé a corrente poderá ser zero, deste modo a sua tensão também será zero. O díodo deverá suportar a corrente máxima do relé, neste caso, usou-se o 1N4002 (200V, 1A).

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Características Técnicas Relé

Parte Eletromagnética

• Corrente de excitação- Intensidade, que circula pela bobina, necessária para ativar o relé.
• Tensão nominal.- Tensão de trabalho na qual o relé se ativa.
• Tensão de trabalho.- Margem entre a tensão mínima e máxima, garantindo o funcionamento correto do dispositivo.
• Consumo nominal da bobina.- Potência que consome a bobina quando o relé está excitado com a tensão nominal a 20ºC.

Contactos e Parte Mecânica

Contactos

NC = Normally Closed. NF = Normalmente Fechado.
NO = Normally Open. NA = Normalmente Aberto.

• Tensão de ligação: Tensão entre contactos antes de fechar e depois de abrir.
• Intensidade máxima de trabalho: Intensidade máxima que pode circular pelos contactos quando fechados.

Tipos de Relés

• Relés de armadura- Os relés de armadura caracterizam-se pela abertura direta dos contactos quando sujeitos a tensão
• Relé núcleo móvel- Os relés de núcleo móvel têm um êmbolo em vez da armadura, sujeitos a tensão movimentam o êmbolo fechando ou abrindo os contactos
• Relé Reed- Reed-switches são interruptores hermeticamente encerrados em ampolas de vidro que quando sujeitos a um campo magnético fecham os contactos
• Rele Dip ou SIP- Relés encapsulados em caixas DIP ou SIP

Ligação de um relé

Relé eletrónico

Os relés eletrónicos diferem dos relés convencionais (mecânicos) sobretudo pela ausência de partes mecânicas. Ambos os tipos de relé têm em comum uma baixa corrente de controle que não precisa de estar relacionada com a carga a ser comutada e estão isolados elétricamente da etapa de controlo de carga. O relé eletrónico utiliza como comutador um TRIAC ou TIRISTOR, o isolamento com o controle é normalmente feito por um fotoacoplador.

Esquema Relé Eletrónico

Comparação entre relé mecânico e eletrónico

Características	Relé Eletrónico	Relé Mecânico
Estabilidade a choques e vibrações	Elevada	Baixa
Estabilidade Temperatura	Elevada	Boa
Compatibilidade com famílias lógicas	Sim	Sim
Múltiplos contactos	Não	Sim
Contactos inversores	Não	Sim
Isolamento(isolação)	Elevada	Elevada
Vida útil	Elevada	Média
Capacidade de sobrecarga	Baixa	Média
Interferências (centelhamento)	Não	Sim
Ruído funcionamento	Baixo	Elevado
Estabilidade de comutação	Boa	Boa
Corrente de fuga em repouso	Desprezível	Nenhuma
Tipo biestáveis *(NA/NF)	Não	Sim
Queda de tensão de carga	Desprezível	Nenhuma
Capacidade de excitação	Boa	Excelente
Deterioração dos contatos	Não	Sim
Proteção contra sobrecarga	Elevada	Nenhuma

* NA - Normalmente Aberto, NF - Normalmente Fechado

Referências bibliográficas:
Siemens Component Report 15;
IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers www.ieee.org;
IEC - International Electrotechnical Commission www.iec.ch;
Apontamentos de Electrónica I da Universidade do Minho.