Relay là gì? Tìm hiểu về Relay (Rơ-le)

Relay là gì?

Relay là một công tắc (khóa K) điện từ được vận hành bởi một dòng điện tương đối nhỏ có thể bật hoặc tắt một dòng điện lớn hơn nhiều. Bản chất của relay là một nam châm điện và hệ thống các tiếp điểm đóng cắt có thiết kế module hóa dễ dàng lắp đặt. Có thể nghĩ relay sẽ như một loại đòn bẩy điện vậy, khi chúng ta kích nó bằng một dòng điện nhỏ thì nó sẽ bật “đòn bẩy” một thiết bị nào đó đang sử dụng dòng điện lớn hơn nhiều.

Điện áp và dòng điện được relay chuyển mạch sẽ rất khác so với tín hiệu được sử dụng để kích hoạt hoặc cấp điện cho relay. Nói tóm lại rơ-le hay relay là một thiết bị thông dụng, gọn nhẹ, giá thành dễ tiếp cận và được sử dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày của chúng ta.

Cấu tạo của relay

Relay bao gồm một cuộn dây kim loại đồng hoặc nhôm được quấn quanh một lõi sắt từ. Bộ phận này có phần tĩnh được gọi là ách từ (Yoke) và phần động được gọi là phần cứng (Armature). Phần cứng sẽ được kết nối với một tiếp điểm động, cuộn dây có tác dụng hút thanh tiếp điểm lại để tạo thành trạng thái NO và NC. Mạch tiếp điểm (mạch lực) có nhiệm vụ đóng cắt các thiết bị tải với dòng điện nhỏ và được cách ly bởi cuộn hút.

Nguyên lý làm việc của relay

Khi dòng điện chạy qua mạch thứ nhất (1) thì nó sẽ kích hoạt nam châm điện (màu nâu) và tạo ra từ trường để thu hút một tiếp điểm (màu đỏ) và kích hoạt mạch thứ hai (2). Khi tắt nguồn, một lò xo được lắp trước vào tiếp điểm có nhiệm vụ kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch thứ hai một lần nữa.

 

Đây là một ví dụ về rơ le “thường mở” (NO). Các tiếp điểm trong mạch thứ hai không được kết nối theo mặc định và chỉ bật khi dòng điện chạy qua nam châm. Các rơ le khác là “thường đóng” (NC). Các tiếp điểm được kết nối để dòng điện chạy qua chúng theo mặc định) và chỉ tắt khi nam châm được kích hoạt, kéo hoặc đẩy các tiếp điểm ra xa nhau. Thông thường rơle mở là phổ biến nhất.

Bên dưới là một hình ảnh động khác cho thấy cách một relay liên kết hai mạch với nhau. Ở phía bên trái, có một mạch đầu vào được cung cấp bởi một công tắc hoặc một loại cảm biến nào đó. Khi mạch này được kích hoạt, nó cung cấp dòng điện cho một nam châm điện kéo công tắc kim loại đóng lại và kích hoạt mạch đầu ra thứ hai (ở phía bên phải). Dòng điện tương đối nhỏ trong mạch đầu vào do đó kích hoạt dòng điện lớn hơn trong mạch đầu ra.

 

• Thứ nhất: mạch đầu vào (vòng màu xanh) bị tắt và không có dòng điện chạy qua cho đến khi một cái gì đó (có thể là cảm biến hoặc đóng công tắc) bật nó. Mạch đầu ra (vòng lặp màu đỏ) cũng bị tắt.
• Thứ hai: khi một dòng điện nhỏ chạy trong mạch đầu vào. Nó sẽ kích hoạt nam châm điện (được hiển thị ở đây dưới dạng một cuộn dây màu xanh đậm). Và tạo ra một từ trường xung quanh nó.
• Thứ ba: nam châm điện năng lượng kéo thanh kim loại trong mạch đầu ra về phía nó, đóng công tắc và cho phép dòng điện lớn hơn nhiều chạy qua mạch đầu ra.
• Thứ tư: mạch đầu ra vận hành một thiết bị có dòng điện cao như đèn hoặc động cơ điện.

Các loại relay trên thị trường hiện nay

Trên thị trường hiện nay có hai dạng relay là module rơ-le đóng ở mức thấp (nối cực âm vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng) và module rơ-le đóng ở mức cao (nối cực dương vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng).

Nếu chúng ta so sánh giữa 2 module rơ-le có cùng thông số kỹ thuật thì hầu hết mọi linh kiện của nó đều giống nhau, chỉ khác nhau ở chỗ cái transistor của mỗi module. Chính vì bộ phận transistor này nên ta mới có được 2 loại module rơ-le (có 2 loại transistor là NPN – kích ở mức cao, và PNP – kích ở mức thấp).

Cách sử dụng relay 

Thông thường một relay sẽ có 6 chân gồm 3 chân kích và 3 chân kết nối với thiết bị điện áp cao.

Với 3 chân kích:

• + : dùng để cấp hiệu điện thế tối ưu
• – : dùng để nối với cực âm
• S : đây là chân tín hiệu, tùy vào loại module rơ-le mà nó sẽ làm nhiệm vụ kích rơ-le:
  • Nếu bạn đang dùng module rơ-le kích ở mức cao và chân S bạn cấp điện thế dương vào thì module rơ-le của bạn sẽ được kích, ngược lại thì không.
  • Tương tự với module rơ-le kích ở mức thấp.

Với 3 chân còn lại:

• COM: chân nối với 1 chân bất kỳ của đồ dùng điện, nhưng mình khuyên bạn nên mắc vào đây chân lửa (nóng) nếu dùng hiệu điện thế xoay chiều và cực dương nếu là hiệu điện một chiều.
• ON hoặc NO: chân này bạn sẽ nối với chân lửa (nóng) nếu dùng điện xoay chiều và cực dương của nguồn nếu dòng điện một chiều.
• OFF hoặc NC: chân này bạn sẽ nối chân lạnh (trung hòa) nếu dùng điện xoay chiều và cực âm của nguồn nếu dùng điện một chiều.

Các nguyên tắc khi vận hành một relay là gì ?

• Nguồn điện được cung cấp cho cuộn dây để tạo ra từ trường
• Từ trường được chuyển thành cơ thông qua việc hút phần ứng
• Phần ứng có nhiệm vụ đóng/mở một hoặc nhiều tiếp điểm
• Các tiếp điểm cho phép chuyển mạch điện sang tải như thiết bị điện tử khác, động cơ, quạt, bóng đèn,…
• Sau khi điện áp bị loại bỏ thì từ trường biến mất, các tiếp điểm trở lại vị trí như ban dầu
• Các tiếp điểm có thể thường đóng hoặc thường hở

Ứng dụng của relay trong thực tế 

Relay phổ biến nhất là trong các ứng dụng tự động hóa. Chúng thường được sử dụng kèm với các loại cảm biến báo mức như cảm biến nhiệt độ, áp suất, mực nước, độ ẩm,…

Relay thường được tích hợp trong các ngõ ra của các loại màn hình hiển thị, công tắc báo mức hay thiết bị chuyển đổi tín hiệu. Sử dụng các tín hiệu điện áp nhỏ từ các cảm biến để kích hoạt các thiết bị có điện áp cao hơn.