O que é um relé? Funcionamento, tipos e como testar

Se você já se perguntou como controlar dispositivos de alta potência com sinais de baixa tensão ou está buscando entender melhor os diferentes tipos de relés e como utilizá-los em seus projetos, você está no lugar certo. Neste post, vamos explorar desde os conceitos básicos sobre o que é um relé e como ele funciona até os diferentes tipos disponíveis no mercado e como escolher o mais adequado para suas necessidades.

O que é um relé?

Um dispositivo eletromecânico ou eletrônico que atua como um interruptor, permitindo o controle de um circuito elétrico por meio de um sinal de baixa potência. Essencialmente, ele funciona como um amplificador de sinal: um pequeno impulso elétrico pode ativar ou desativar um circuito maior e mais potente. Isso é particularmente útil em aplicações onde é necessário isolar a parte de controle do circuito de potência.

São compostos por alguns componentes básicos:

• Bobina: Quando a bobina é energizada, ela cria um campo magnético que move um interruptor interno.
• Contatos: Os contatos são os componentes que abrem ou fecham o circuito. Eles podem ser configurados como normalmente abertos (NO), normalmente fechados (NC) ou ambos (comutador).
• Mecanismo de comutação: Este é o mecanismo que, ao ser acionado pela bobina, move os contatos para abrir ou fechar o circuito.

Os relés são utilizados em diversas áreas, desde sistemas automotivos até equipamentos industriais e eletrodomésticos, por sua capacidade de controlar grandes correntes com um sinal de controle pequeno, proporcionando segurança e eficiência nos sistemas elétricos.

Como funciona um relé?

Seu funcionamento pode ser compreendido observando seus principais componentes e seu modo de operação. Um relé básico é composto por uma bobina, contatos e um mecanismo de comutação. Vamos detalhar o processo passo a passo:

• Bobina Energizada: Quando uma corrente elétrica é aplicada à bobina, esta gera um campo magnético. Esse campo magnético é fundamental para a operação do relé, pois ele é responsável por mover os componentes internos.

• Atração do Armador: O campo magnético gerado pela bobina atrai uma peça de metal chamada armador. Este movimento é crucial, pois ele é o que realiza a comutação dos contatos do relé.
• Movimento dos Contatos: O movimento do armador faz com que os contatos do relé mudem de posição. Existem dois tipos principais de contatos:
  • Normalmente Aberto (NO): No estado normal (sem corrente na bobina), o circuito está aberto. Quando a bobina é energizada, o contato se fecha, completando o circuito.
  • Normalmente Fechado (NC): No estado normal, o circuito está fechado. Quando a bobina é energizada, o contato se abre, interrompendo o circuito.
• Comutação: Dependendo do tipo e de como seus contatos são configurados, a ativação da bobina pode fechar ou abrir um ou mais circuitos. Isso permite que o relé controle dispositivos de maior potência ou diversos circuitos simultaneamente, usando um pequeno sinal de controle.
• Desenergização da Bobina: Quando a corrente que energiza a bobina é removida, o campo magnético desaparece. A mola ou a gravidade retorna o armador à sua posição original, revertendo a posição dos contatos (abrindo um contato NO ou fechando um contato NC).

Para ilustrar o funcionamento de um relé, imagine um sendo usado para ligar uma lâmpada, sendo esta conectada ao contato NO (Normalmente Aberto):

• Desligado: Sem corrente na bobina, o contato NO está aberto e a lâmpada está apagada.
• Ligado: Quando um pequeno sinal de controle energiza a bobina, o campo magnético fecha o contato NO, completando o circuito da lâmpada e acendendo-a.

O contrário acontece quando um relé é utilizado para ligar uma lâmpada, mas, neste caso, a lâmpada está conectada ao contato NC (Normalmente Fechado):

• Desligado: Sem corrente na bobina, o contato NC está fechado e a lâmpada está acesa.
• Ligado: Quando um pequeno sinal de controle energiza a bobina, o campo magnético abre o contato NC, interrompendo o circuito da lâmpada e apagando-a.

Tipos de relés

Existem vários tipos de relés, cada um com suas características específicas e aplicações adequadas. Aqui estão alguns dos tipos mais comuns:

Relé Eletromecânico

Este é o tipo mais básico, que utiliza uma bobina eletromagnética para controlar os contatos mecânicos. Quando a bobina é energizada, um campo magnético é gerado, movendo um interruptor mecânico para abrir ou fechar os contatos.

Amplamente utilizados em sistemas de automação, controle de motores, sistemas de segurança, entre outros. Exemplos desse tipo são os modelos Relé 5V Songle SRD-05VDC-SL-C e Relé 12V Meishuo MPA-S-112-C

Relé de Impulso

Também conhecido como relé biestável, é acionado por um único pulso de entrada e mantém seu estado (ligado ou desligado) mesmo após a remoção do pulso. O relé é ativado por um pulso de entrada e mantém seus contatos na posição acionada até receber outro pulso para desativá-lo. 

Utilizado em controle de portões elétricos, sistemas de alarme, onde é necessário manter o estado do relé mesmo após a interrupção do sinal de entrada.

Relé de Estado Sólido

Este relé substitui os contatos mecânicos por componentes eletrônicos, como tiristores ou transistores. Utiliza dispositivos semicondutores para realizar a comutação de forma mais rápida e confiável do que os relés eletromecânicos. 

É utilizado em equipamentos industriais, sistemas de automação, controle de temperatura, onde é necessária uma operação silenciosa e sem desgaste mecânico. Exemplos deste tipo são os modelos Módulo Relé de Estado Sólido SSR 1 Canal 5V e Módulo Relé de Estado Sólido SSR 2 Canais 5V.

Relé de Segurança

Projetados para proteger sistemas elétricos contra sobrecargas, curtos-circuitos e outras condições anormais. Monitoram constantemente as condições do sistema e desligam o circuito quando uma condição perigosa é detectada. 

Utilizados em sistemas de distribuição de energia, painéis elétricos, motores de alta potência, para garantir a segurança e a integridade do sistema.

Relé Térmico

Projetado para proteger motores elétricos contra sobrecargas de corrente, monitorando a temperatura do motor. Utiliza um sensor de temperatura para detectar o aumento da temperatura e desliga o circuito se a temperatura exceder um limite seguro. 

Utilizado em motores industriais, bombas, compressores, onde a proteção contra sobrecarga térmica é essencial. Um exemplo deste tipo é o Termostato Digital W1209.

Relé Temporizador

Incorporam um temporizador que permite atrasos controlados na comutação dos contatos. Após receber um sinal de entrada, o relé espera um período de tempo específico antes de ativar ou desativar os contatos. 

É usado em controle de processos industriais, sistemas de iluminação temporizada, acionamento de alarmes, onde é necessário um atraso antes de ligar ou desligar um circuito. Exemplos deste tipo são os modelos Módulo Relé Temporizador Digital HCW-M421 com Display e Módulo Relé Temporizador 12v.

Relé Falta de Fase

Detecta a ausência de uma ou mais fases em sistemas elétricos trifásicos. Monitora a presença das fases e desliga o circuito se uma ou mais fases estiverem ausentes, protegendo os equipamentos contra danos. 

Utilizado em sistemas trifásicos, motores elétricos, onde a presença de todas as fases é crucial para o funcionamento adequado.

Relé de Nível

Utilizado para monitorar e controlar o nível de líquidos em tanques ou reservatórios. Detecta os níveis alto e baixo e controla os contatos do relé para ativar ou desativar bombas, válvulas ou alarmes. 

Pode ser utilizado em sistemas de bombeamento, tratamento de água, onde é necessário monitorar e controlar os níveis de líquido.

Relé Fotoelétrico

Utiliza luz para ativar ou desativar os contatos do relé. Detecta a presença ou ausência de luz por meio de um sensor fotoelétrico e controla os contatos com base nessa detecção. 

Aplicado para iluminação automática, sistemas de segurança, onde é necessário um controle baseado na presença ou ausência de luz ambiente. Um exemplo deste tipo é o Módulo Relé com Sensor de Luz LDR XH-M131.

Módulo Relé

Consiste em um conjunto de relés em um único módulo, geralmente utilizado para simplificar a conexão e o controle de múltiplos dispositivos. Cada relé no módulo pode ser controlado independentemente, facilitando a integração em sistemas complexos. 

Utilizado para automação residencial, sistemas de controle industrial, onde múltiplos dispositivos precisam ser controlados de forma eficiente. Exemplos de tipo são os relés de 1 Canal, 2 Canais, 4 Canais e 8 Canais. 

Como ligar um relé?

O processo de ligar  envolve conectar a bobina do relé à fonte de controle e os contatos ao circuito que será controlado. Aqui estão os passos gerais para ligar:

• Conecte um dos terminais da bobina (A1) à fonte de controle, que pode ser um microcontrolador, um interruptor ou qualquer outro dispositivo que fornecerá a tensão de controle.
• Conecte o outro terminal da bobina (A2) ao terra ou ao lado negativo da fonte de controle.
• Conecte o terminal comum (C) ao ponto de alimentação do dispositivo que você deseja controlar, como uma lâmpada, motor ou outro equipamento.
• Se desejar que o circuito seja fechado (ligado) quando o relé for ativado, conecte o terminal Normalmente Aberto (NO) ao outro lado do dispositivo de carga.
• Por outro lado, se desejar que o circuito seja aberto (desligado) quando o relé for ativado, conecte o terminal Normalmente Fechado (NC) ao outro lado do dispositivo de carga.

Como conectar um relé no Arduino?

Conectar ao Arduino é um procedimento relativamente simples, e aqui está um guia passo a passo sobre como fazer isso:

• Identifique os Terminais do Relé: Geralmente têm cinco pinos: VCC, GND, IN1, NC (Normalmente Fechado) e NO (Normalmente Aberto).
• Conecte o Terminal de Controle (IN1): Conecte o pino IN1 do relé a um pino de saída digital do Arduino (por exemplo, pino 7). Isso será usado para controlar o relé.
• Conecte os Terminais de Saída (NC e NO): Se desejar que o circuito seja fechado quando o relé for acionado, conecte o terminal NC (Normalmente Fechado) ao dispositivo que você deseja controlar (por exemplo, uma lâmpada). Se desejar que o circuito seja aberto quando o relé for acionado, conecte o terminal NO (Normalmente Aberto) ao dispositivo que você deseja controlar.
• Conecte os terminais VCC e GND: Conecte o VCC do relé ao pino de 5V do Arduino e o GND do relé ao GND do Arduino.

Abaixo está um exemplo de código para ligar e desligar o relé a cada 10 segundos:

int relayPin = 7; // Define o pino de controle do relé

void setup() {
  pinMode(relayPin, OUTPUT); // Configura o pino do relé como saída
}

void loop() {
  digitalWrite(relayPin, HIGH); // Liga o relé
  delay(10000); // Espera 10 segundos
  digitalWrite(relayPin, LOW); // Desliga o relé
  delay(10000); // Espera 10 segundos
}

Carregue o código no Arduino e verifique se o relé está funcionando corretamente. Você deve ouvir um clique quando ele é ativado e desativado, e o dispositivo conectado a ele deve ligar e desligar conforme o código.

IMPORTANTE! Certifique-se sempre de seguir boas práticas de segurança ao trabalhar com eletrônica e alimentação elétrica.

Como testar um relé?

Realizar o teste é um procedimento importante para garantir seu funcionamento adequado antes de usá-lo em um circuito. Aqui estão os passos básicos para fazer o teste:

Teste de Continuidade da Bobina:

• Configure o multímetro para medir a continuidade.
• Coloque as pontas de prova do multímetro nos terminais da bobina (A1 e A2).
• Se houver continuidade, o multímetro indicará uma resistência baixa ou um sinal sonoro. Isso significa que a bobina está funcionando corretamente.
• Se não houver continuidade, pode ser um sinal de que a bobina está danificada e precisa ser substituída.

Teste de Continuidade dos Contatos:

• Novamente, configure o multímetro para medir a continuidade.
• Coloque as pontas de prova do multímetro nos terminais do comum (C) e do normalmente aberto (NO).
• Verifique se não há continuidade (resistência infinita) quando a bobina não está energizada.
• Em seguida, aplique uma tensão à bobina para energizá-la (use uma fonte de alimentação se necessário).
• Após a ativação da bobina, verifique se há continuidade entre os terminais comum (C) e normalmente aberto (NO). Deve haver continuidade agora.
• Repita o mesmo processo para os terminais comum (C) e normalmente fechado (NC). Desta vez, deve haver continuidade quando a bobina não está energizada e nenhuma continuidade quando a bobina está energizada.

Problemas comuns e soluções

Existem alguns problemas comuns que podem surgir ao trabalhar com relés, mas felizmente muitos deles têm soluções simples. Aqui estão alguns problemas comuns e suas soluções:

Não ativa ou desativa corretamente

Descrição: O relé não está realizando a comutação conforme esperado.

Possíveis causas:

• Conexões incorretas: Verifique se todas as conexões estão corretas e seguras, incluindo os fios da bobina e os terminais dos contatos.
• Tensão inadequada: Certifique-se de que a tensão aplicada à bobina está dentro das especificações do relé.
• Bobina danificada: Teste a continuidade da bobina com um multímetro para verificar se está funcionando corretamente.

Está fazendo ruídos estranhos ou zumbidos

Descrição: O relé está emitindo sons estranhos ou zumbidos durante a operação.

Possíveis causas:

• Tensão instável: Verifique se a fonte de alimentação está fornecendo uma tensão estável e dentro das especificações do relé.
• Contatos sujos ou desgastados: Limpe os contatos do com um pano limpo ou substitua o relé se os contatos estiverem desgastados.
• Vibração excessiva: Certifique-se de que o relé está montado em uma superfície estável e que não há vibrações que possam causar ruídos.

Superaquecendo

Descrição: O relé está esquentando mais do que o normal durante a operação.

Possíveis causas:

• Corrente excessiva: Verifique se a corrente que passa pelos contatos do relé não excede sua capacidade nominal.
• Falta de ventilação: Certifique-se de que o relé está instalado em um local bem ventilado e que não está bloqueado por outros componentes.
• Falha do relé: Se estiver superaquecendo consistentemente, pode ser um sinal de que está com defeito e precisa ser substituído.

Não retorna ao estado inicial após desenergização

Descrição: Os contatos do relé não retornam à posição inicial após a desenergização.

Possíveis causas:

• Mola de retorno quebrada: Verifique se a mola que retorna os contatos à posição inicial não está danificada ou quebrada.
• Contatos presos: Limpe os contatos para garantir que não estejam presos devido a sujeira ou corrosão.
• Lubrificação inadequada: Se aplicável, lubrifique os componentes móveis do relé para garantir um movimento suave dos contatos.

Apresenta comportamento errático ou intermitente

Descrição: O relé opera de maneira irregular, com comutação intermitente.

Possíveis causas:

• Interferência elétrica: Verifique se não há fontes de interferência próximas que possam estar afetando o seu funcionamento.
• Conexões soltas: Revise todas as conexões para garantir que estão bem apertadas e seguras.
• Danos nos componentes eletrônicos: Verifique se não há danos visíveis nos componentes do relé, como trincas, soldas quebradas ou componentes queimados.

Não liga ou desliga no tempo esperado (Relé de tempo)

Descrição: O relé de tempo não opera conforme configurado.

Possíveis causas:

• Configuração do temporizador incorreta: Verifique se o temporizador está configurado corretamente de acordo com as especificações do fabricante.
• Falha do temporizador: Se não estiver funcionando conforme o esperado, pode haver uma falha no temporizador que requer substituição.