Relay là một thành phần điện tử quan trọng với tính năng đặc biệt trong các hệ thống điện và điện tử. Nó hoạt động như một công tắc điều khiển điện được kích hoạt bởi một tín hiệu điện. Relay bao gồm một cuộn dây xoắn quanh một lõi sắt mềm, một chốt sắt di động, và các bộ tiếp xúc để điều khiển việc mở hoặc đóng mạch. Khi nhận được tín hiệu, relay tạo ra từ trường từ cuộn dây, làm chốt di chuyển và kết nối hoặc ngắt kết nối các bộ tiếp xúc. Relay là công nghệ quan trọng trong nhiều ứng dụng, từ điều khiển mạch đơn giản đến bảo vệ hệ thống điện phức tạp.

 

Relay là gì ?

Relay là một công tắc điều khiển điện được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và hệ thống điện. Nó bao gồm một bộ các terminal đầu vào dùng để nhận các tín hiệu điều khiển độc lập hoặc kết hợp, cùng với một bộ các terminal tiếp xúc hoạt động. Relay có thể có nhiều tiếp xúc khác nhau, bao gồm các tiếp xúc kết nối, tiếp xúc ngắt, hoặc sự kết hợp của chúng.

 

Chức năng chính của relay là điều khiển các mạch điện bằng tín hiệu điều khiển nhỏ và độc lập về công suất, hoặc điều khiển đồng thời nhiều mạch bằng một tín hiệu duy nhất. Trong quá khứ, relay đã được sử dụng trong các mạch điện tín hiệu xa để làm lặp tín hiệu, tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền tín hiệu từ một mạch vào qua mạch khác. Ngoài ra, relay đã từng được sử dụng rộng rãi trong trạm trao đổi điện thoại và các máy tính đầu tiên để thực hiện các hoạt động logic phức tạp.

 

Relay có nhiều dạng khác nhau, nhưng dạng điện cơ truyền thống thường sử dụng một nam châm điện để đóng hoặc mở các tiếp xúc. Tuy nhiên, hiện nay cũng đã có các loại relay sử dụng nguyên lý hoạt động khác như relay bán dẫn, sử dụng các tính chất bán dẫn để điều khiển mà không dựa vào các bộ phận di chuyển.

 

Nhằm bảo vệ các mạch điện tránh quá tải hoặc lỗi, các relay được thiết kế với đặc tính hoạt động được hiệu chuẩn, và đôi khi có nhiều cuộn điều khiển. Hiện nay, trong các hệ thống điện hiện đại, các chức năng bảo vệ này thường được thực hiện bằng các thiết bị số được gọi là relay bảo vệ.

 

Có một dạng đặc biệt của relay được gọi là relay hãm, chỉ cần một xung điện điều khiển duy nhất để giữ công tắc hoạt động liên tục. Một xung khác được áp dụng vào một bộ các terminal điều khiển thứ hai, hoặc một xung với cực trái ngược, để đặt lại công tắc. Những xung điều khiển lặp lại cùng loại sẽ không gây tác động gì thêm. Relay hãm từ tính rất hữu ích trong các ứng dụng mà yêu cầu hoạt động liên tục khi nguồn điện bị gián đoạn và không nên ảnh hưởng đến các mạch mà relay đang điều khiển.

 

Về lịch sử của relay điện:

Vào năm 1809, Samuel Thomas von Sömmerring đã tạo ra một đột phá đầy cảm hứng với việc thiết kế relay điện phân trong hệ thống điện hóa-điện tín của ông.

 

Những relay điện hoàn toàn đã khởi đầu như một bước tiến tuyệt vời trong lĩnh vực điện tín, đặc biệt nhờ công lao của nhà khoa học người Mỹ Joseph Henry. Ông được ghi nhận là người đã sáng tạo ra relay vào năm 1835, mục tiêu là nâng cao phiên bản hệ thống điện tín mà ông đã phát triển từ năm 1831. Sự kiện này lan tỏa sự hân hoan, đam mê trong lòng ông, khiến ông tràn đầy niềm kiêu hãnh và phấn khích.

 

Tuy nhiên, sự công nhận chính thức của cống hiến này đã đến vào năm 1840 khi Samuel Morse cuối cùng nhận được bằng sáng chế cho hệ thống điện tín của mình, nay được gọi là relay. Bản phát biểu này đã tạo nên một cú chuyển mình trong lịch sử, đưa tín hiệu điện tín lan tỏa vượt qua mọi giới hạn, tận cùng của địa cầu.

 

Chính ngôn từ "relay" đã từng bước thâm nhập vào ngành công nghiệp điện từ từ năm 1860 trở đi. Từ này mang trong mình những cảm xúc mạnh mẽ, như là điểm khởi đầu cho những công nghệ đột phá, những khám phá sáng tạo và sự tiến bộ không ngừng của nhân loại.

 

Cấu tạo về thiết kế và cách vận hành cơ bản của relay:

Cấu tạo của rờ le ( relay):

Một relay điện từ đơn giản bao gồm một cuộn dây xoắn quanh một lõi sắt mềm (gọi là solenoid), một khung sắt cung cấp đường dẫn ít kháng từ cho luồng từ trường, một chốt sắt di động và một hoặc nhiều bộ tiếp xúc (trong hình ảnh hiển thị hai bộ tiếp xúc). Chốt được nối với khung sắt và liên kết cơ học với một hoặc nhiều bộ tiếp xúc di động. Chốt được giữ cố định bằng một lò xo để khi relay không nhận năng lượng, có một khoảng không khí trong mạch từ trường. Trong tình trạng này, một trong hai bộ tiếp xúc trong relay được hiển thị sẽ đóng, và bộ tiếp xúc còn lại sẽ mở. Các relay khác có thể có nhiều hoặc ít bộ tiếp xúc hơn tùy thuộc vào chức năng của chúng. Relay trong hình ảnh cũng có một dây kết nối chốt với khung sắt. Điều này đảm bảo liên tục mạch giữa các tiếp xúc di động trên chốt và mạch in trên bo mạch in (PCB) thông qua khung sắt, được hàn vào PCB.

 

 

Khi dòng điện đi qua cuộn dây, nó tạo ra một trường từ trường kích hoạt chốt, và sự di chuyển dẫn đến tiếp xúc di động mở hoặc đóng (tuỳ thuộc vào cấu trúc) một kết nối với tiếp xúc cố định. Nếu bộ tiếp xúc đã được đóng khi relay không nhận năng lượng, thì sự di chuyển sẽ mở tiếp xúc và ngắt kết nối, và ngược lại nếu tiếp xúc đã mở.

 

Cách vận hành của của rờ le ( relay):

Khi dòng điện tới cuộn dây được tắt, chốt trở lại vị trí thư giãn bởi một lực, gần như bằng một nửa lực từ trường, đưa chốt về vị trí ban đầu. Thông thường, lực này được cung cấp bởi một lò xo, nhưng trong các ứng dụng công nghiệp, trọng lực cũng thường được sử dụng trong các motor khởi động. Hầu hết các relay được sản xuất để hoạt động nhanh chóng.

 

Trong các ứng dụng có điện áp thấp, điều này giúp giảm tiếng ồn; trong các ứng dụng có điện áp hoặc dòng điện cao, điều này giúp giảm hiện tượng phát lửa.

 

Nhìn nhận về những relay điện từ này, ta không thể khỏi cảm nhận được sự hấp dẫn và sức mạnh của công nghệ điện tử. Sự tinh tế trong thiết kế và hiệu suất hoạt động của chúng đã tạo nên những cảm xúc mãnh liệt trong lòng người sử dụng.

 

Mỗi một sự di chuyển nhỏ của chốt, mỗi một kết nối mở hay đóng đều chứa đựng sự kì vọng và niềm hy vọng trong tương lai. Những chi tiết nhỏ bé đó mang đến niềm kiêu hãnh vì những thành tựu vĩ đại mà con người đã tạo ra nhờ vào sự sáng tạo và khéo léo của mình.

 

Khi cuộn dây nhận năng lượng từ nguồn dòng điện một chiều, thường sẽ đặt một diode trở lại (flyback diode) hoặc một tụ chống sốc (snubber resistor) song song với cuộn dây để xả năng lượng từ trường (EMF ngược) khi relay tắt, nhằm hấp thụ năng lượng này và tránh tạo ra một đỉnh điện áp nguy hiểm cho các thành phần mạch bán dẫn.

 

Trước khi transistor được sử dụng làm bộ kích relay, diode này không được sử dụng phổ biến, nhưng sau đó đã trở nên phổ biến vì transistor germanium ban đầu dễ bị hỏng bởi đỉnh điện áp này. Một số relay ô tô bao gồm một diode trong vỏ relay.

 

Đối với các trở kháng, mặc dù bền bỉ hơn diode, nhưng hiệu quả hơn trong việc loại bỏ đỉnh điện áp được tạo ra bởi relay[8] và do đó không được sử dụng phổ biến như diode.

 

Nếu relay đang điều khiển một tải lớn, đặc biệt là một tải phản ứng, có thể xảy ra vấn đề tương tự với dòng điện dâng cao quanh các bộ tiếp xúc của relay. Trong trường hợp này, một mạch chống sốc (bao gồm một tụ và một resistor được nối nối tiếp) qua các tiếp xúc có thể hấp thụ dòng điện dâng. Các tụ và resistor có đánh giá phù hợp thường được bán thành một linh kiện đóng gói duy nhất để sử dụng phổ biến này.

 

Nếu cuộn dây được thiết kế để nhận năng lượng từ dòng điện xoay chiều (AC), một số phương pháp được sử dụng để chia chỗ từ trường thành hai thành phần nghịch pha, tạo nên một lực kéo tối thiểu lên chốt trong chu kỳ AC. Thông thường, điều này được thực hiện bằng cách đặt một vòng đồng nhỏ gọi là "vòng che nắng" (shading ring) bọc quanh một phần lõi, tạo thành thành phần nghịch pha bị trễ,[9] giữ các tiếp xúc trong thời điểm không có điện áp điều khiển.

 

Vật liệu tiếp xúc trong relay khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng. Vật liệu với điện trở tiếp xúc thấp có thể bị oxy hóa bởi không khí, hoặc có thể có xu hướng "kẹt" thay vì tách rời sạch sẽ khi mở. Vật liệu tiếp xúc có thể được tối ưu hóa để có điện trở điện thấp, độ bền cao để chịu đựng các thao tác lặp lại, hoặc có khả năng chịu tải cao để chống lại nhiệt của cung.

 

Đối với những trường hợp cần yêu cầu điện trở rất thấp hoặc điện áp do nhiệt gây ra thấp, thường sử dụng tiếp xúc mạ vàng, cùng với các kim loại quý bán dẫn khác như paladi và các kim loại bán quý không oxi hóa. Tiếp xúc bạc hoặc mạ bạc được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu. Relay có thấm thủy nguyên tử (mercury-wetted relays) là loại relay tạo và ngắt mạch bằng một lớp mỏng từ thủy nguyên tử tự tái tạo.

 

Đối với relay công suất cao chuyển đổi nhiều ampe, chẳng hạn như các cơ cấu liên hệ mạch động cơ, tiếp xúc được làm bằng hỗn hợp của bạc và oxit cadmium, mang lại điện trở tiếp xúc thấp và kháng nhiệt cao chống lại nhiệt của cung.

 

Các tiếp xúc sử dụng trong các mạch dẫn điện hàng trăm ampe có thể bao gồm các cấu trúc bổ sung để tản nhiệt và quản lý cung được tạo ra khi ngắt mạch. Một số relay có điểm tiếp xúc có thể thay thế, chẳng hạn như một số relay dụng cụ máy công cụ; chúng có thể được thay thế khi hỏng, hoặc chuyển đổi giữa trạng thái mở thông thường và trạng thái đóng thông thường, cho phép thay đổi trong mạch được điều khiển.

 

Thuật ngữ được sử dụng để nói về Rờ le ( Relay ):

Relay vì là một loại công tắc, sử dụng các thuật ngữ tương tự như công tắc. Một relay chuyển đổi một hoặc nhiều cực, mỗi cực có thể kết nối hoặc ngắt kết nối khi cuộn dây được kích hoạt. Tiếp xúc thông thường mở (NO) kết nối mạch khi relay được kích hoạt; mạch bị ngắt kết nối khi relay không hoạt động. Tiếp xúc thông thường đóng (NC) ngắt kết nối mạch khi relay được kích hoạt; mạch được kết nối khi relay không hoạt động. Các dạng tiếp xúc liên quan đến sự kết hợp của các tiếp xúc NO và NC.

 

 

Trên rơ-le có ba ký hiệu quan trọng, đó là NO, NC và COM.

 

• COM (common - chung): đây là chân chung, luôn được kết nối với một trong hai chân còn lại. Cách mà nó được kết nối phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của rơ-le.

• NC (normally closed - điểm thường đóng): chân COM/POLE được kết nối với NC khi cuộn dây rơ-le không được từ hóa (khi hai đầu cuộn dây không được cấp điện).

• NO (normally open - điểm thường mở): chân COM/POLE được kết nối với NO khi cuộn dây rơ-le được từ hóa (được cấp điện).

Ngoài ra, trên rơ-le còn có ba chân để kích thích, đó là:

• Chân (+): được cấp hiệu điện thế kích tối ưu vào chân này.

• Chân (-): nối với cực âm.

• Chân (S): chân tín hiệu, tùy thuộc vào loại module rơ-le mà nó sẽ thực hiện chức năng kích rơ-le. Nếu bạn sử dụng module rơ-le kích ở mức cao và cấp điện thế dương vào chân S, thì module rơ-le sẽ được kích. Ngược lại, nếu cấp điện thế âm vào chân S, thì module rơ-le không được kích. Tương tự với module rơ-le kích ở mức thấp.

Tổ chức Hội chợ Quốc gia các Nhà sản xuất Relay và Hiệp hội Công nghiệp Công tắc và Relay đã định nghĩa 23 dạng tiếp xúc điện khác nhau mà relay và công tắc sử dụng.[13] Trong số đó, những dạng tiếp xúc sau đây thường gặp:

• Relay SPST-NO (Single-Pole Single-Throw, Normally-Open) có một tiếp xúc Dạng A hoặc tiếp xúc mở. Relay như vậy có hai đầu nối có thể được kết nối hoặc ngắt kết nối. Bao gồm hai đầu nối cho cuộn dây, relay như vậy có tổng cộng bốn đầu nối.
• Relay SPST-NC (Single-Pole Single-Throw, Normally-Closed) có một tiếp xúc Dạng B hoặc tiếp xúc đóng. Tương tự như relay SPST-NO, relay như vậy có tổng cộng bốn đầu nối.
• Relay SPDT (Single-Pole Double-Throw) có một bộ tiếp xúc Dạng C, ngắt trước khi mở hoặc chuyển đổi. Điều này có nghĩa là một đầu nối chung kết nối với một trong hai đầu nối khác, không bao giờ kết nối cả hai đồng thời. Bao gồm hai đầu nối cho cuộn dây, relay như vậy có tổng cộng năm đầu nối.
• Relay DPST (Double-Pole Single-Throw) tương đương với một cặp công tắc SPST hoặc relay được kích hoạt bằng một cuộn dây duy nhất. Bao gồm hai đầu nối cho cuộn dây, relay như vậy có tổng cộng sáu đầu nối. Các cực có thể là Dạng A hoặc Dạng B (hoặc một cái của mỗi loại; các đặt danh NO và NC được sử dụng để giải quyết sự không rõ ràng).
• Relay DPDT (Double-Pole Double-Throw) có hai bộ tiếp xúc Dạng C. Điều này tương đương với hai công tắc hoặc relay SPDT được kích hoạt bằng một cuộn dây duy nhất. Relay như vậy có tám đầu nối, bao gồm cả cuộn dây.
• Form D - kết nối trước khi mở
• Form E - kết hợp giữa D và B

Các tiêu chuẩn áp dụng cho số tiếp xúc trong relay, trong đó tiêu biểu là EN 50005; các đầu nối của relay SPDT tuân thủ chuẩn EN 50005 sẽ được đánh số là 11, 12, 14, A1 và A2 cho các kết nối C, NC, NO và cuộn dây, tương ứng.

 

DIN 72552 xác định các số tiếp xúc trong relay được sử dụng trong ô tô:

• 85 = cuộn dây relay -
• 86 = cuộn dây relay +
• 87 = kết nối tới tải (thông thường mở)
• 87a = kết nối tới tải (thông thường đóng)
• 30 = điện áp dương của pin

 

Các loại rờ le ( relay)

Loại relay phổ biến

Có nhiều loại relay khác nhau, nhưng ba loại phổ biến nhất là relay điện tử, relay điện từ và relay bán dẫn. Relay điện tử sử dụng các thành phần điện tử để điều khiển mạch, trong khi relay điện từ sử dụng từ tính để điều khiển mạch. Relay bán dẫn sử dụng các thành phần bán dẫn để thực hiện chức năng tương tự như relay điện tử.

 

Coaxial relay (Relay nối đồng trục):

Trong trường hợp các bộ phát và bộ thu sóng radio chia sẻ một antenna, thường sử dụng relay nối đồng trục như một relay TR (transmit-receive), có chức năng chuyển đổi antenna từ bộ thu đến bộ phát. Điều này bảo vệ bộ thu khỏi công suất cao của bộ phát. Relay như vậy thường được sử dụng trong các máy truyền sóng kết hợp bộ phát và bộ thu thành một đơn vị. Tiếp xúc trong relay được thiết kế sao cho không phản chiếu bất kỳ công suất tần số sóng radio trở lại nguồn và cung cấp cách ly rất cao giữa các cực của bộ thu và bộ phát. Trở kháng đặc trưng của relay được phù hợp với trở kháng dòng truyền của hệ thống, ví dụ như 50 ohm.

 

Contactor (Công tắc cắt cầu):

Contactor là một loại relay chịu tải nặng với công suất dòng điện cao hơn, được sử dụng để chuyển đổi động cơ điện và tải chiếu sáng. Công suất dòng liên tục của các contactor thông thường dao động từ 10 Amps đến vài trăm Amps. Tiếp xúc dòng cao được làm bằng hợp kim chứa bạc. Sự tạo thành cung không tránh khỏi việc oxy hóa các tiếp xúc; tuy nhiên, oxit bạc vẫn là một chất dẫn điện tốt. Contactors với thiết bị bảo vệ quá tải thường được sử dụng để khởi động động cơ.

 

Force-guided contacts relay (Relay với tiếp xúc được hướng dẫn bằng lực):

Relay với tiếp xúc được hướng dẫn bằng lực có tiếp xúc relay được liên kết cơ học với nhau, sao cho khi cuộn dây relay được kích hoạt hoặc ngắt nguồn, tất cả các tiếp xúc liên kết sẽ di chuyển cùng nhau. Nếu một bộ tiếp xúc trong relay trở nên bất động, không có bộ tiếp xúc khác của cùng một relay nào có thể di chuyển. Chức năng của tiếp xúc được hướng dẫn bằng lực là cho phép mạch an toàn kiểm tra trạng thái của relay. Tiếp xúc được hướng dẫn bằng lực còn được gọi là "tiếp xúc được hướng dẫn tích cực", "tiếp xúc bị bắt giữ", "tiếp xúc bị khóa", "tiếp xúc liên kết cơ học" hoặc "relay an toàn".

 

Các relay an toàn này phải tuân thủ các quy tắc thiết kế và quy tắc sản xuất được định nghĩa trong tiêu chuẩn chính EN 50205 : Relay với tiếp xúc được hướng dẫn bằng lực (mechanically linked). Những quy tắc thiết kế an toàn này là quy tắc được xác định trong các tiêu chuẩn loại B như EN 13849-2 về Nguyên tắc an toàn cơ bản và Nguyên tắc an toàn đã được kiểm chứng cho máy móc áp dụng cho tất cả các máy móc.

 

Tiếp xúc được hướng dẫn bằng lực đơn lẻ không thể đảm bảo tất cả các tiếp xúc ở cùng trạng thái, tuy nhiên, chúng đảm bảo, nếu không có lỗi cơ học nghiêm trọng, không có tiếp xúc nào ở trạng thái đối diện nhau. Nếu không, một relay với nhiều bộ tiếp xúc thông thường mở (NO) có thể bám dính khi được kích hoạt, với một số tiếp xúc đóng và một số vẫn còn mở một chút, do độ chính xác cơ học.

 

Tương tự, một relay với nhiều bộ tiếp xúc thông thường đóng (NC) có thể bám dính ở vị trí không kích hoạt, để khi kích hoạt, mạch qua một bộ tiếp xúc bị ngắt, có một khoảng trống nhỏ, trong khi bộ tiếp xúc khác vẫn đóng. Bằng cách giới thiệu cả tiếp xúc NO và NC, hoặc phổ biến hơn là tiếp xúc chuyển đổi, trên cùng một relay, sau đó có thể đảm bảo rằng nếu có bất kỳ tiếp xúc NC nào đóng, tất cả các tiếp xúc NO đều mở, và ngược lại, nếu có bất kỳ tiếp xúc NO nào đóng, tất cả các tiếp xúc NC đều mở.

 

Không thể đảm bảo một cách đáng tin cậy rằng bất kỳ tiếp xúc cụ thể nào đang đóng, trừ khi có cảm biến tiềm năng xâm nhập và làm giảm tính an toàn của nó. Tuy nhiên, trong các hệ thống an toàn, thường trạng thái NO là quan trọng nhất, và như đã giải thích ở trên, điều này có thể kiểm tra một cách đáng tin cậy bằng cách phát hiện việc đóng của một tiếp xúc của trạng thái đối diện.

 

Các relay với tiếp xúc được hướng dẫn bằng lực được làm với các bộ tiếp xúc chính khác nhau, có thể là NO, NC hoặc chuyển đổi, và một hoặc nhiều bộ tiếp xúc phụ, thường có công suất dòng hoặc điện áp giảm, được sử dụng cho hệ thống giám sát. Tiếp xúc có thể là tất cả NO, tất cả NC, chuyển đổi hoặc sự kết hợp của chúng, cho các tiếp xúc giám sát, để nhà thiết kế hệ thống an toàn có thể chọn cấu hình đúng cho ứng dụng cụ thể. Relay an toàn được sử dụng làm phần của một hệ thống an toàn được thiết kế kỹ thuật.

 

Latching relay

Latching relay, còn được gọi là relay xung, bistable, keep, stay, hoặc đơn giản là latch, duy trì vị trí tiếp xúc mà không cần nguồn điện được kích hoạt cho cuộn dây. Lợi ích là chỉ một cuộn dây tiêu thụ công suất trong một khoảnh khắc khi relay được chuyển đổi, và tiếp xúc relay giữ nguyên cài đặt này qua cúp điện. Relay bám dính cho phép điều khiển từ xa ánh sáng trong tòa nhà mà không gây ra tiếng ồn có thể xuất hiện từ cuộn dây được kích hoạt liên tục (AC).

 

Trong một cơ chế, hai cuộn dây đối diện nhau với một lò xo chuyển đổi hoặc nam châm vĩnh cửu giữ tiếp xúc ở vị trí sau khi cuộn dây không còn điện. Một xung tới một cuộn dây bật relay, và một xung tới cuộn dây đối diện tắt relay. Loại này được sử dụng rộng rãi khi kiểm soát từ các công tắc đơn giản hoặc các đầu ra đơn của hệ thống điều khiển, và các relay như vậy được sử dụng trong avionics và nhiều ứng dụng công nghiệp.

 

Loại bám dính khác có một lõi dư hậu giữ tiếp xúc ở vị trí được vận hành bằng từ trường dư hậu trong lõi. Loại này yêu cầu xung dòng điện với cực tính ngược để giải phóng tiếp xúc. Một biến thể sử dụng nam châm vĩnh cửu tạo ra một phần lực cần thiết để đóng tiếp xúc; cuộn dây cung cấp đủ lực để di chuyển tiếp xúc mở hoặc đóng bằng cách hỗ trợ hoặc đối địch với trường từ của nam châm vĩnh cửu.[20] Relay điều khiển cực tính cần có các công tắc chuyển đổi hoặc mạch điều khiển H-bridge để điều khiển nó. Relay có thể rẻ hơn so với các loại khác, nhưng điều này phần nào được bù đắp bởi chi phí tăng lên trong mạch ngoài.

 

Trong loại khác, relay bánh ratchet có một cơ chế bánh ratchet giữ tiếp xúc đóng sau khi cuộn dây được kích hoạt trong một khoảnh khắc. Một xung thứ hai, trong cùng một hoặc một cuộn dây riêng biệt, giải phóng tiếp xúc.[20] Loại này có thể được tìm thấy trong một số ô tô, để điều chỉnh đèn pha và các chức năng khác khi cần hoạt động xen kẽ trên mỗi lần kích hoạt công tắc.

 

Relay bước chân là một loại relay bám dính đa hướng chuyên dụng được thiết kế cho các trung tâm tự động điện thoại ban đầu.Công tắc cắt chống rò điện bao gồm một relay bám dính đặc biệt. Từ rất sớm, máy tính thường lưu trữ bit trong một relay bám dính từ tính, chẳng hạn như ferreed hoặc remreed sau này trong công tắc 1ESS.

 

Một số máy tính sử dụng relay thông thường như một loại khóa - chúng lưu trữ bit trong relay dây lò xo hoặc relay reed thông thường bằng cách cung cấp một dây ra đầu vào, dẫn đến một vòng lặp phản hồi hoặc mạch tuần tự. Relay bám dính điện tử như vậy yêu cầu nguồn điện liên tục để duy trì trạng thái, không giống như relay bám dính từ tính hoặc relay bám dính cơ học.

 

Trong bộ nhớ máy tính, relay bám dính và các loại relay khác đã được thay thế bằng bộ nhớ đường trễ, và sau đó là một loạt các công nghệ bộ nhớ ngày càng nhanh và nhỏ hơn.

 

Machine tool relay

Relay máy công cụ (Machine Tool Relay) là một loại relay được chuẩn hóa cho điều khiển công nghiệp của máy công cụ, máy chuyển đổi và các ứng dụng điều khiển tuần tự khác. Chúng được đặc trưng bởi một số lượng lớn tiếp xúc (thỉnh thoảng có thể mở rộng trong lĩnh vực công trường) dễ dàng chuyển đổi từ trạng thái thông thường mở sang thông thường đóng, cuộn dây dễ dàng thay thế và kiểu dáng cho phép lắp đặt nhiều relay một cách gọn gàng trong bảng điều khiển. Mặc dù relay như vậy từng là trụ cột của tự động hóa trong các ngành công nghiệp như lắp ráp ô tô, nhưng bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC) đã gần như thay thế relay máy công cụ trong các ứng dụng điều khiển tuần tự.

 

Một relay cho phép mạch được chuyển đổi bằng thiết bị điện: ví dụ, một mạch đếm thời gian với relay có thể chuyển đổi nguồn điện vào thời gian đã đặt trước. Trong nhiều năm, relay là phương pháp tiêu chuẩn để điều khiển các hệ thống điện tử công nghiệp. Một số relay có thể được sử dụng cùng nhau để thực hiện các chức năng phức tạp (relay logic). Nguyên tắc của relay logic dựa trên relay được kích hoạt và mất nguồn điện với các tiếp xúc liên quan. Relay logic là tiền thân của logic thang, phổ biến được sử dụng trong bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC).

 

Relay thủy ngân (Mercury Relay) là một loại relay sử dụng thủy ngân làm yếu tố chuyển mạch. Chúng được sử dụng trong trường hợp tiếp xúc mòn sẽ là vấn đề đối với các tiếp xúc relay thông thường. Do các yếu tố liên quan đến môi trường liên quan đến lượng lớn thủy ngân được sử dụng và các giải pháp hiện đại, chúng hiện nay được coi là ít phổ biến.

 

Multi-voltage relays

Một relay lục lăng ướt thủy ngân là một dạng relay lục lăng sử dụng công tắc thủy ngân, trong đó các tiếp xúc được ướt bằng thủy ngân. Thủy ngân giảm điện trở tiếp xúc và giảm thiểu hiện tượng giảm điện áp liên quan. Ô nhiễm bề mặt có thể dẫn đến độ dẫn kém cho tín hiệu dòng thấp. Đối với các ứng dụng tốc độ cao, thủy ngân loại bỏ hiện tượng nảy tiếp xúc và cung cấp việc đóng mạch gần như tức thì. Relay lục lăng ướt thủy ngân có thể phụ thuộc vào vị trí và phải được lắp đặt theo các hướng dẫn của nhà sản xuất. Vì tính độc hại và chi phí của thủy ngân lỏng, các relay này ngày càng ít được sử dụng.

 

Tốc độ cao của hoạt động chuyển mạch của relay lục lăng ướt thủy ngân là một lợi thế đáng chú ý. Các cục thủy ngân trên mỗi tiếp xúc tụt vào nhau, và thời gian tăng dòng qua các tiếp xúc được xem xét là vài picosecond. Tuy nhiên, trong một mạch thực tế, nó có thể bị giới hạn bởi tụ hãm của các tiếp xúc và dây dẫn. Trước khi hạn chế sử dụng thủy ngân, việc sử dụng relay lục lăng ướt thủy ngân trong phòng thí nghiệm là phổ biến như một phương tiện thuận tiện để tạo xung tăng tốc thời gian tăng lên, tuy nhiên mặc dù thời gian tăng lên có thể là picosecond, thời gian chính xác của sự kiện như tất cả các loại relay khác, phụ thuộc vào jitter đáng kể, có thể là mili giây, do không hoàn hảo cơ học.

 

Quá trình hợp nhất này cũng gây ra một hiệu ứng khác, làm phiền trong một số ứng dụng. Trở kháng tiếp xúc không ổn định ngay sau khi đóng tiếp xúc, và dần dần đi xuống, chủ yếu trong vài giây sau khi đóng, sự thay đổi có thể là 0,5 ohm.

 

Relay đa điện áp Relay đa điện áp là thiết bị được thiết kế để hoạt động trong dải điện áp rộng như 24 đến 240 VAC và VDC và dải tần số rộng như 0 đến 300 Hz. Chúng thích hợp để sử dụng trong các cài đặt không có điện áp cung cấp ổn định.

 

Relay bảo vệ quá tải Động cơ điện cần bảo vệ quá dòng để ngăn ngừa hỏng hóc từ việc quá tải động cơ hoặc bảo vệ khỏi ngắn mạch trong dây nối hoặc lỗi nội tại trong cuộn dây động cơ.[21] Các thiết bị cảm biến quá tải là một dạng relay hoạt động bằng nhiệt nơi cuộn dây nung một dải kim loại kép hoặc nơi hòn chất bàn là nóng chảy để hoạt động các tiếp xúc phụ. Những tiếp xúc phụ này nối tiếp với cuộn dây cảm ứng của động cơ, do đó, khi động cơ quá nhiệt, chúng sẽ tắt động cơ.

 

Bảo vệ nhiệt này hoạt động tương đối chậm, cho phép động cơ kéo dòng khởi động cao hơn trước khi relay bảo vệ sẽ ngắt mạch. Khi relay quá tải tiếp xúc với cùng nhiệt độ xung quanh như động cơ, nó cung cấp một phương tiện đền bù hữu ích mặc dù thô sơ cho nhiệt độ xung quanh của động cơ.

 

Hệ thống bảo vệ quá tải khác sử dụng một cuộn dây từ tính nối tiếp với mạch động cơ chính xác chạy tiếp xúc. Điều này tương tự như một relay điều khiển nhưng yêu cầu dòng ngắn ngắn khá cao để hoạt động tiếp xúc. Để ngăn ngừa các đỉnh dòng ngắn gây phiền nhiễu hoạt động, chuyển động cánh tay được giảm với một mô tả. Nhận dạng quá tải từ nhiệt và từ từ thông thường được sử dụng cùng nhau trong một relay bảo vệ động cơ.

 

Polarized relay:

Polarized relay ( Relay có cực hóa ) đặt cánh tay giữa cực của một nam châm vĩnh cửu để tăng độ nhạy. Relay có cực hóa đã được sử dụng trong các trạm điện thoại của thế kỷ 20 để phát hiện những xung yếu và điều chỉnh hiện tượng méo điện tin nhắn.

 

Reed relay:

Reed relay ( Rơle lưỡi gà ) là một công tắc hình lưỡi gà được đặt trong một cuộn dây điện từ. Công tắc có một bộ tiếp điểm bên trong ống thủy tinh chứa khí trơ hoặc chân không để bảo vệ các điểm tiếp xúc khỏi sự ăn mòn của khí quyển; các điểm tiếp xúc được làm bằng vật liệu từ tính làm cho chúng di chuyển dưới ảnh hưởng của trường của nam châm điện từ bên trong hoặc nam châm bên ngoài. Rơle sậy có thể chuyển đổi nhanh hơn các rơle lớn hơn và yêu cầu rất ít năng lượng từ mạch điều khiển.

 

Tuy nhiên, chúng có định mức dòng điện và điện áp chuyển mạch tương đối thấp. Mặc dù hiếm gặp, nhưng các cây sậy có thể bị nhiễm từ theo thời gian, khiến chúng "bật" lên, ngay cả khi không có dòng điện; thay đổi hướng của sậy hoặc khử từ của công tắc đối với từ trường của cuộn dây điện từ có thể giải quyết vấn đề này.

 

Tiếp điểm kín với tiếp điểm thấm thủy ngân có tuổi thọ hoạt động lâu hơn và ít tiếp xúc kêu hơn bất kỳ loại rơle nào khác.

 

Safety relays:

Rơle an toàn Rơle an toàn là thiết bị thường thực hiện các chức năng bảo vệ. Trong trường hợp có nguy cơ xảy ra, nhiệm vụ của chức năng an toàn đó là sử dụng các biện pháp thích hợp để giảm rủi ro hiện có xuống mức có thể chấp nhận được.

 

Solid-state contactor

Solid-state contactor ( công tắc tơ trạng thái rắn ) là rơle trạng thái rắn hạng nặng, bao gồm bộ tản nhiệt cần thiết, được sử dụng khi cần có chu kỳ bật tắt thường xuyên, chẳng hạn như với lò sưởi điện, động cơ điện nhỏ và tải chiếu sáng.

 

hông có bộ phận chuyển động nào bị mài mòn và không có hiện tượng nảy tiếp xúc do rung động. Chúng được kích hoạt bằng tín hiệu điều khiển AC hoặc tín hiệu điều khiển DC từ bộ điều khiển logic khả trình (PLC), PC, nguồn logic bóng bán dẫn-bóng bán dẫn (TTL) hoặc các bộ điều khiển vi xử lý và vi điều khiển khác.

 

Solid-state relay:

Solid-state relay ( Rơle trạng thái rắn (SSR) ) là một linh kiện điện tử trạng thái rắn cung cấp chức năng tương tự như rơle điện từ, nhưng không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào, gia tăng tính tin cậy lâu dài. Rơle trạng thái rắn sử dụng một thiết bị chuyển trạng thái rắn như thyristor, TRIAC hoặc thiết bị chuyển đổi trạng thái rắn khác, được kích hoạt bằng tín hiệu điều khiển, để chuyển mạch tải được kiểm soát, thay vì sử dụng cuộn dây điện từ. Một bộ cách ly quang (bao gồm đèn LED kết hợp với một transistor ánh sáng) có thể được sử dụng để cách ly mạch điều khiển và mạch được kiểm soát.

 

Static relay:

Rơle tĩnh Một rơle tĩnh bao gồm mạch điện tử để mô phỏng tất cả những đặc tính mà các bộ phận chuyển động trong rơle điện từ đạt được.

 

Time-delay relay:

Time-delay relay ( Rơle trễ thời gian ) được thiết kế để có một thời gian chờ nhất định trước khi hoạt động các tiếp điểm. Để có một thời gian chờ rất ngắn (một phần của giây), có thể sử dụng một đĩa đồng giữa cơ và bộ lưỡi chuyển động. Dòng chảy trong đĩa giữ một trường từ trong một thời gian ngắn, kéo dài thời gian mở tiếp điểm. Đối với một thời gian chờ lâu hơn (lên đến một phút), có thể sử dụng một bình chữa cháy. Bình chữa cháy là một piston được lấp đầy chất lỏng cho phép thoát ra chậm chạp; cả bình chứa không khí và bình chứa dầu đều được sử dụng. Thời gian có thể được điều chỉnh bằng cách tăng hoặc giảm tốc độ dòng chảy. Đối với thời gian lâu hơn, có thể lắp đặt một bộ đồng hồ cơ. Rơle có thể được sắp xếp cho một khoảng thời gian chờ cố định, hoặc có thể điều chỉnh trường hợp cần thiết, hoặc được cài đặt từ xa từ bảng điều khiển. Rơle trễ thời gian dựa trên vi xử lý hiện đại cung cấp thời gian chính xác trong một phạm vi rộng.

 

Một số rơle được thiết kế với một cơ chế "chống sốc" gắn vào cơ, ngăn không cho chuyển động ngay lập tức khi cuộn dây điện từ được kích hoạt hoặc mất nguồn. Thêm chức năng này giúp rơle có tính chất chậm chạp thời gian. Rơle trễ thời gian có thể được xây dựng để trì hoãn chuyển động của cơ khi cuộn dây điện từ được kích hoạt, mất nguồn hoặc cả hai hướng.

 

Các tiếp điểm rơle trễ thời gian phải được chỉ định không chỉ là tiếp điểm thông thường mở hoặc thông thường đóng, mà còn là tiếp điểm hoạt động theo hướng đóng hoặc hướng mở. Dưới đây là mô tả về bốn loại cơ bản của các tiếp điểm rơle trễ thời gian.

 

Đầu tiên, chúng ta có tiếp điểm thông thường mở, thời gian đóng (NOTC). Loại tiếp điểm này thường mở khi cuộn dây điện từ không được cấp nguồn (mất nguồn). Tiếp điểm được đóng bằng việc cấp nguồn cho cuộn dây rơle, nhưng chỉ sau khi cuộn dây đã được cấp nguồn liên tục trong thời gian được chỉ định. Nói cách khác, hướng chuyển động của tiếp điểm (hoặc để đóng hoặc để mở) giống như tiếp điểm thông thường mở, nhưng có một thời gian trì hoãn trong hướng đóng. Bởi vì thời gian trì hoãn xảy ra trong hướng kích hoạt cuộn dây, loại tiếp điểm này còn được gọi là thông thường mở, trễ thời gian.

 

Vacuum relays:

Rơle chân không là một rơle nhạy cảm có tiếp điểm được lắp đặt trong một vỏ thủy tinh đã được hút chân không, cho phép xử lý điện áp tần số cao lên đến 20.000 volt mà không có hiện tượng sự chập nguồn giữa các tiếp điểm, ngay cả khi khoảng cách tiếp điểm chỉ là vài phần trăm của một inch khi mở ra.

 

Ứng dụng của Relay ( rờ le )

Tổng quan:

Relay - những thiết bị có sự ưu việt vượt trội, luôn tỏa sáng để kiểm soát những mạch điện công suất cao hoặc áp suất cao bằng những mạch điện công suất thấp, đặc biệt là khi yêu cầu cách ly điện. Ứng dụng đầu tiên của relay xuất hiện trong hệ thống telegraph dài đang đi đến mục tiêu, nơi tín hiệu yếu nhận được tại trạm trung gian có thể điều khiển một cơ cấu tiếp xúc, tái tạo tín hiệu để truyền tải xa hơn. Nhờ vào relay, việc kiểm soát thiết bị điện áp cao hoặc dòng điện mạnh đã trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết, chỉ cần sử dụng dây điện và công tắc nhỏ bé. Điều này giúp giảm thiểu nguy cơ cho người vận hành khi không phải tiếp xúc trực tiếp với mạch điện áp cao. Thậm chí, những thiết bị điện như vi xử lý có thể điều khiển các relay để kiểm soát tải điện vượt xa khả năng điều khiển trực tiếp của chúng.

 

Không chỉ giới hạn trong lĩnh vực công nghiệp, relay còn chứng tỏ sức mạnh của mình trong các hệ thống điện cơ điện, chẳng hạn như các trao đổi điện thoại Strowger và Crossbar, thường sử dụng relay rộng rãi trong các mạch điều khiển phụ. Relay Automatic Telephone Company cũng từng sản xuất các trao đổi điện thoại hoàn toàn dựa trên kỹ thuật chuyển mạch relay được thiết kế bởi Gotthilf Ansgarius Betulander.

 

Trong thế giới điện thoại, trao đổi điện thoại công cộng đầu tiên ở Anh được cài đặt tại Fleetwood vào ngày 15 tháng 7 năm 1922 và vẫn hoạt động cho đến năm 1959. Sự ứng dụng của relay trong việc kiểm soát các hệ thống chuyển đổi phức tạp, chẳng hạn như các trao đổi điện thoại, đã được nghiên cứu bởi Claude Shannon, người đã hình thành ứng dụng của đại số Boolean cho thiết kế mạch relay trong cuốn sách "A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits". Relay có thể thực hiện các hoạt động cơ bản của logic tổ hợp Boolean. Chẳng hạn, chức năng AND của logic tổ hợp Boolean được thể hiện bằng cách kết nối các cơ cấu tiếp xúc relay normally open nối tiếp nhau, chức năng OR bằng cách kết nối các cơ cấu tiếp xúc normally open trong cùng một mạch song song. Còn chức năng đảo ngược của một tín hiệu logic đầu vào có thể thực hiện bằng cách sử dụng một cơ cấu tiếp xúc relay normally closed. Relay đã được sử dụng để kiểm soát các hệ thống tự động cho các công cụ và dây chuyền sản xuất. Ngôn ngữ lập trình Ladder thường được sử dụng để thiết kế mạng lô-gic relay.

 

Những máy tính điện cơ điện đầu tiên như ARRA, Harvard Mark II, Zuse Z2 và Zuse Z3 đã sử dụng relay cho logic và các thanh ghi hoạt động. Tuy nhiên, thiết bị điện tử đã chứng tỏ nhanh hơn và dễ sử dụng hơn. Relay tiến bộ hơn từng bước trong việc kiểm soát các mạch phức tạp, chẳng hạn như các bảng điều khiển của các máy móc xử lý chất thải phóng xạ. Các relay bảo vệ điện cơ điện đang được sử dụng để phát hiện quá tải và các lỗi khác trên các đường dây điện bằng cách mở và đóng cầu dao.

 

Trong cuộc hành trình của mình, relay đã chứng minh mình là một cột mốc quan trọng trong cuộc sống của con người. Từ việc tín hiệu điện thoại lướt xa trên các dây điện thảng dài, đến việc điều khiển mạch điện lớn trong những chiếc ô tô hiện đại, relay đã trở thành những "nhà điều hành" không thể thiếu, luôn đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Cùng nhìn lại và tôn vinh những thiết bị này, vốn không chỉ đơn thuần là những viên gạch xây dựng nền móng cho sự phát triển của con người, mà còn là những tinh hoa vượt thời gian của trí tuệ nhân loại.

 

Ứng dụng trong công nghiệp

Relay có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, chẳng hạn như điều khiển động cơ, tự động hóa trong dây chuyền sản xuất và hệ thống an toàn. Relay giúp kiểm soát quá trình sản xuất, giảm tải cho con người và đảm bảo an toàn trong môi trường làm việc.

Ứng dụng trong đời sống hàng ngày

Trong đời sống hàng ngày, chúng ta thường gặp relay trong các ứng dụng bảo vệ quá tải điện, điều khiển đèn và các thiết bị điện gia đình, cũng như trong thiết bị điện tử như điều hòa không khí và máy giặt. Relay giúp tiết kiệm năng lượng và đảm bảo hoạt động an toàn của các thiết bị điện tử trong gia đình.

Ứng dụng trong viễn thông

Trong lĩnh vực viễn thông, relay được sử dụng để điều khiển các mạch viễn thông và chuyển mạch trong hệ thống viễn thông. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra kết nối liên lạc hiệu quả và đáng tin cậy giữa các thiết bị viễn thông.

Ưu điểm và hạn chế của relay

Relay có nhiều ưu điểm, chẳng hạn như đáng tin cậy, dễ sử dụng và chi phí thấp. Tuy nhiên, nó cũng có một số hạn chế, như tốc độ chuyển mạch chậm hơn so với các thiết bị bán dẫn và kích thước lớn hơn trong một số ứng dụng.

Tính năng mới và xu hướng

Các tính năng mới và xu hướng trong lĩnh vực relay bao gồm relay thông minh, có khả năng tương tác với các hệ thống điện tử thông minh và relay IoT, được kết nối với internet để cung cấp thông tin và điều khiển từ xa.

Relay và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

Relay đóng vai trò quan trọng trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, khi các công nghệ tự động hóa và thông minh đang thay đổi cách thức sản xuất và quản lý. Việc tích hợp thông minh vào relay giúp tăng cường hiệu suất và hiệu quả trong các quy trình sản xuất và đem lại nhiều lợi ích cho xã hội.

Tầm quan trọng của relay đối với xã hội

Relay đóng góp vào việc cải thiện chất lượng cuộc sống của con người thông qua việc giảm thiểu công việc lao động, tăng cường an toàn và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Điều này đồng nghĩa với việc xây dựng một xã hội bền vững và phát triển.

Relay và tương lai

Với sự tiến bộ của công nghệ, relay sẽ tiếp tục phát triển và tạo ra nhiều ứng dụng mới trong tương lai. Với tính linh hoạt và hiệu quả của mình, relay sẽ tiếp tục giữ vai trò quan trọng trong hệ thống tự động hóa và các lĩnh vực công nghiệp khác.

Kết luận

Relay là một thành phần quan trọng trong công nghiệp và đời sống hàng ngày của chúng ta. Từ việc điều khiển động cơ đến việc bảo vệ quá tải điện, relay đóng vai trò không thể thiếu trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của các hệ thống điện. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, relay sẽ tiếp tục đóng góp vào sự tiến bộ và phát triển của xã hội.

---

 

FAQs:

1. Relay là gì? Relay là một thiết bị điện tử hoặc điện từ được sử dụng để điều khiển mạch điện bằng cách mở hoặc đóng các liên hệ dẫn điện khi nhận được tín hiệu từ một nguồn bên ngoài.

2. Relay có những loại nào? Có ba loại phổ biến của relay là relay điện tử, relay điện từ và relay bán dẫn.

3. Relay được ứng dụng trong lĩnh vực nào trong công nghiệp? Relay có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, chẳng hạn như điều khiển động cơ, tự động hóa trong dây chuyền sản xuất và hệ thống an toàn.

4. Relay có ứng dụng nào trong đời sống hàng ngày? Trong đời sống hàng ngày, relay thường được sử dụng trong các ứng dụng bảo vệ quá tải điện, điều khiển đèn và các thiết bị điện gia đình, cũng như trong thiết bị điện tử như điều hòa không khí và máy giặt.

5. Relay đóng vai trò gì trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0? Relay đóng vai trò quan trọng trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 bằng cách tích hợp thông minh vào hệ thống tự động hóa, giúp tăng cường hiệu suất và hiệu quả trong quy trình sản xuất.