Relais de signalisation – Comprendre les principes de base

Les relais sont des dispositifs électroniques de valeur largement utilisés, qui existent depuis 1835. Malgré leur âge, ils continuent à jouer un rôle important dans diverses industries. Ils permettent de contrôler un circuit à distance, ce qui les rend utiles dans de nombreuses applications. Même les premiers ordinateurs étaient construits en utilisant un grand nombre de relais pour les fonctions logiques booléennes. Une sous-catégorie importante de relais est celle des relais de signalisation, qui ont des utilisations spécifiques et jouent souvent un rôle important dans les communications. Cet article présente les relais de signalisation, notamment leurs caractéristiques, leurs différences par rapport aux autres relais, les principaux critères de sélection, et plus.

Principes de base des relais de signalisation

Les relais de signalisation sont essentiellement des commutateurs électromécaniques à commande électrique qui contrôlent le flux de courant dans un circuit. Ils fonctionnent en utilisant une force magnétique, produite par un courant de commande passant dans une bobine près des contacts, pour déplacer les pièces mobiles internes ou les contacts entre les positions ouverte et fermée. Cela permet à un petit signal d'en contrôler un plus grand. Ils sont similaires aux relais de puissance, mais ils sont conçus pour gérer une faible tension et un faible courant, typiquement en dessous de 2 A, et pour commuter des signaux basse puissance avec des tensions nominales généralement comprises entre 5 V_CC et 30 V_CC. Pour cette raison, ils sont également appelés « relais à faible signal ».

Comme mentionné ci-dessus, le relais de signalisation est un type de relais électromécanique qui convient le mieux aux applications à faible tension et à faible courant, avec des contacts spécialement conçus pour une basse puissance. Si les relais de puissance, qui peuvent gérer un courant et une tension plus élevés, peuvent être plus économiques pour certaines applications, ils peuvent également corrompre les signaux basse puissance dans les circuits audio ou vidéo, de sorte que les relais de signalisation constituent un choix plus approprié. Les relais de signalisation sont fournis en boîtiers compacts, convenant parfaitement au montage sur carte, et ils offrent des temps de commutation plus rapides. Ils sont généralement moins chers que les relais statiques et ils ne sont pas affectés par les transitoires de tension ou de courant, ni sensibles aux EMI/RFI. En raison de leur faible tenue en puissance, ils génèrent également moins de chaleur que les relais statiques et ne requièrent donc pas de solutions de gestion thermique dans le circuit.

Figure 1 : Comparaison de base des relais de bas niveau et de haut niveau. (Source de l'image : Same Sky)

Avantages des relais de signalisation

Les relais de signalisation, comme les autres relais électromécaniques, offrent une variété d'avantages dans les projets, notamment :

• Simplicité de conception
• Isolement électrique
• Fonctionnement robuste
• Réduction des coûts de câblage longue distance
• Nombreuses fonctionnalités et options de conditionnement
• Immunité aux EMI/RFI

Lorsqu'ils sont correctement adaptés aux exigences de puissance du circuit, les relais de signalisation offrent également des avantages supplémentaires, tels que :

• Facilité d'utilisation
• Format compact
• Coût abordable
• Résistance aux chocs mécaniques
• Isolement élevé entre la bobine interne et les contacts

Spécifications clés et sélection des relais de signalisation

Lors de la sélection d'un modèle de relais de signalisation pour une conception, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, notamment :

• Tension nominale : la tension maximum que le relais peut commuter, généralement mesurée en V_CC ou V_CA.
• Courant nominal : le courant maximum que le relais peut commuter, mesuré en ampères.
• Résistance de contact : la résistance, mesurée en ohms, ajoutée au circuit de charge.
• Tension de bobine : tension de commande nominale de la bobine du relais.
• Courant de bobine : le courant nominal absorbé par la bobine avec la tension nominale de la bobine.
• Forme de contact : configuration du commutateur du relais (nombre de pôles et configuration normalement ouverte ou normalement fermée). Par exemple, SPDT (1 Forme C) et DPDT (2 Forme C).
• Caractéristique de contact : les valeurs de courant et de tension pour des performances garanties du relais. À titre d'exemple, cela est typiquement exprimé comme 1 A à 30 V_CC.
• Temps de commutation : vitesse de fonctionnement du relais entre le moment où le courant de commande est appliqué et celui où les contacts se ferment, ou vice versa.
• Type de montage : la méthode de montage de l'application : généralement montage en surface ou montage traversant sur le circuit imprimé.
• Rigidité diélectrique : la tension maximum qu'un relais peut tolérer sans dommage pendant une période donnée.
• Température de fonctionnement : la plage de températures spécifiée dans laquelle un relais peut fonctionner en toute sécurité et correctement sans dégradation.

Dans ce contexte, un ingénieur peut alors commencer le processus de sélection d'un relais de signalisation pour un projet. Il convient tout d'abord de déterminer la tension nominale et le courant nominal requis en fonction de la charge de commutation maximum du circuit. Il est important de garder à l'esprit que les relais de signalisation commutent généralement 2 A ou moins.

Ensuite, il faut identifier la tension de commande requise et le type, CA ou CC, et préciser le nombre de pôles/circuits à commuter. En outre, la configuration de commutation/circuit doit-elle être de type normalement ouvert (NO) ou normalement fermé (NC) ?

Enfin, il faut tenir compte de la méthode de montage du dispositif dans le circuit, par exemple montage sur panneau, montage sur rail DIN, montage en surface ou montage traversant. En déterminant les paramètres spécifiques requis, il est possible d'identifier un relais qui répond aux besoins du système sans être sur-spécifié.

Figure 2 : Étapes générales de sélection d'un relais de signalisation. (Source de l'image : Same Sky)

Applications des relais de signalisation

Les relais de signalisation, en raison de leurs capacités de commutation basse puissance, sont utilisés dans une large gamme d'applications, tant grand public que commerciales. Ils constituent une solution efficace pour les dispositifs de réseau qui exigent des signaux longue distance avec une tension et un courant supérieurs à ce que la plupart des dispositifs électroniques peuvent gérer en mode natif. Les relais de signalisation sont également utiles dans les applications à réponse rapide qui ne nécessitent pas autant de puissance qu'un relais de puissance. De plus, dans les environnements quotidiens tels que les maisons et les bureaux, un thermostat fonctionne à basse tension et faible courant mais doit envoyer un signal à la chaudière ou au climatiseur. Un relais de signalisation peut prendre le petit signal de commande basse puissance et l'utiliser pour transmettre le message à la chaudière ou au climatiseur, afin qu'ils puissent prendre les mesures appropriées.

Conclusion

Les systèmes électroniques étant de plus en plus sophistiqués, le besoin d'un isolement électrique complet entre un signal de commutation et le signal à commuter se fait souvent sentir. Les relais de signalisation offrent une solution pour contrôler en toute sécurité le courant et la tension à distance.

Ces dispositifs sont largement utilisés dans une variété de produits et de systèmes industriels et grand public pour commuter l'alimentation dans différents types de circuits. Une fois les exigences de conception identifiées, Same Sky propose une gamme de relais de signalisation pour répondre aux besoins de commutation de courant de bas niveau d'un ingénieur.