รีเลย์ไฟฟ้าสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ รีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้า และรีเลย์โซลิดสเตต
รีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้า
รีเลย์เครื่องกลไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่มีลักษณะเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าและแปลงฟลักซ์แม่เหล็กซึ่งถูกสร้างขึ้นโดยสัญญาณ DC หรือ AC กำลังอินพุตต่ำรอบ ๆ รีเลย์ให้เป็นแรงทางกลซึ่งใช้ควบคุมหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าในรีเลย์ รีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่ใช้กันมากที่สุดมีวงจร พันรอบแกนเหล็กดูดซับ ซึ่งเรียกว่าวงจรปฐมภูมิ
แกนเหล็กมีทั้งส่วนที่คงที่เรียกว่าแอก และกระดองซึ่งเป็นส่วนที่โหลดด้วยสปริงที่เคลื่อนย้ายได้ ซึ่งปิดช่องว่างอากาศระหว่างกระดองที่เคลื่อนย้ายได้และขดลวดไฟฟ้าคงที่ จึงเป็นเหตุให้วงจรสนามแม่เหล็กสมบูรณ์ กระดองจะปิดหน้าสัมผัสที่ติดอยู่และสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระระหว่างสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นเนื่องจากตำแหน่งเดือยหรือบานพับ สปริงหรือสปริงเชื่อมต่อระหว่างกระดองและแอกเพื่อสร้างจังหวะย้อนกลับเพื่อคืนค่าการเชื่อมต่อไปยังตำแหน่งเดิมเมื่อคอยล์รีเลย์ไม่ทำงานหรืออยู่ในสถานะปิด
การสร้างรีเลย์เครื่องกลไฟฟ้า
รูปด้านบนแสดงรีเลย์อย่างง่ายซึ่งมีหน้าสัมผัสที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสองชุด รีเลย์อาจเป็น 'เปิดตามปกติ' หรือ 'ปิดตามปกติ' รายชื่อคู่หนึ่งมีลักษณะเป็นเปิดตามปกติหรือสร้างรายชื่อ และคู่หนึ่งมีลักษณะเป็นปิดตามปกติหรือหน้าสัมผัสขาด ในรายชื่อผู้ติดต่อแบบเปิดตามปกติ รายชื่อจะเปิดเมื่อไม่มีไฟฟ้าเข้า โดยจะปิดเฉพาะเมื่อมีกระแสไฟในสนามเท่านั้น ในขณะที่รายชื่อปิดตามปกติ รายชื่อจะถูกปิดเมื่อไม่มีไฟฟ้าเข้า และจะเปิดเฉพาะเมื่อมีกระแสไฟเข้าเท่านั้น สนามปัจจุบัน ข้อกำหนดเหล่านี้ใช้ตามค่าเริ่มต้นสำหรับวงจรที่ไม่มีพลังงานซึ่งอยู่ในสถานะปิด
หน้าสัมผัสของรีเลย์เป็นชิ้นส่วนโลหะที่นำไฟฟ้าได้ เมื่อสัมผัสกันจะทำให้วงจรสมบูรณ์และนำกระแสไหลผ่านวงจรเหมือนกับสวิตช์ ในสถานะเปิด พวกมันจะมีความต้านทานสูงมากในหน่วยเมกะโอห์ม และทำหน้าที่เป็นวงจรเปิด ในขณะที่อยู่ในสถานะปิดพวกมันจะทำหน้าที่เป็นสวิตช์ปิด และตามหลักการแล้ว พวกมันควรมีความต้านทานเป็นศูนย์ แต่จะมีความต้านทานการสัมผัสจำนวนหนึ่งอยู่เสมอ ซึ่งเรียกว่า “ความต้านทาน ON”
หน้าสัมผัสและรีเลย์ใหม่มีความต้านทาน ON ต่ำมาก เนื่องจากส่วนปลายนั้นเรียบร้อยและใหม่ แต่เมื่อเวลาผ่านไป ความต้านทานนี้จะเพิ่มขึ้น มีผลกระทบจากการโค้งที่พบในหน้าสัมผัสซึ่งเรียกว่าความเสียหายที่ส่วนปลายของหน้าสัมผัสหากไม่ได้รับการป้องกันอย่างเหมาะสมจากโหลดตัวเก็บประจุและอุปนัยสูง เนื่องจากกระแสจะไหลผ่านหน้าสัมผัสเมื่อเชื่อมต่อกัน และเอฟเฟกต์การโค้งหากไม่ได้รับการควบคุมจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทำให้ความต้านทานมีขนาดใหญ่ ซึ่งท้ายที่สุดส่งผลให้หน้าสัมผัสฉีกขาดและไม่นำไฟฟ้าแม้ว่าจะอยู่ในสถานะปิดก็ตาม
เพื่อลดผลกระทบจากการโค้งงอและ 'ความต้านทาน ON' สูงในตัวนำ และปรับปรุงอายุการใช้งาน ปลายตัวนำสมัยใหม่จึงทำจากหรือเคลือบด้วยโลหะผสมเงินชนิดต่างๆ บางส่วนได้แก่ Ag (เงินเนื้อดี), AgCu (ทองแดงเงิน), AgCdO (ซิลเวอร์แคดเมียมออกไซด์), AgW (ทังสเตนเงิน), AgNi (นิกเกิลเงิน), แพลทินัม, ทอง และโลหะผสมเงิน และ AgPd (แพลเลเดียมเงิน)
อายุการใช้งานที่ยาวนานของหน้าสัมผัสรีเลย์สามารถทำได้โดยใช้เทคนิคการกรอง ซึ่งทำได้โดยการเพิ่มเครือข่ายตัวเก็บประจุตัวต้านทานที่เรียกว่า Snubber Circuit ควบคู่ไปกับเคล็ดลับหน้าสัมผัสรีเลย์ วงจร RC นี้จะลัดวงจรแรงดันไฟฟ้าสูง ซึ่งในที่สุดจะระงับผลกระทบจากการโค้งงอ
การจำแนกประเภทของรีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าตามประเภทหน้าสัมผัส
เนื่องจาก NO และ NC อธิบายวิธีการเชื่อมต่อผู้ติดต่อ จึงสามารถจำแนกประเภทตามการกระทำได้ สามารถทำได้โดยการรวมหน้าสัมผัสสวิตช์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปหรือที่เรียกว่าเสา ซึ่งสามารถเชื่อมต่อเพิ่มเติมได้โดยการจ่ายพลังงานให้กับคอยล์รีเลย์ทำให้เกิดประเภทหน้าสัมผัสที่แตกต่างกันสี่ประเภทดังนี้:
| พิมพ์ | คำอธิบาย | แอปพลิเคชัน |
| เสาเดี่ยวโยนเดี่ยว (SPST) | มีขั้วเดียวและเอาต์พุตเดี่ยว จะปิดหรือยกเลิกการเชื่อมต่อโดยสมบูรณ์ ไม่มีสิ่งใดอยู่ระหว่างนั้น | เหมาะสำหรับการสลับเปิดและปิด |
| เสาเดี่ยวโยนคู่ (SPDT) | มีอินพุตเดี่ยวและเอาต์พุตสองช่องที่ไม่เหมือนกัน สามารถควบคุมวงจรที่แตกต่างกันสองวงจรผ่านอินพุตเดียว | ใช้ในวงจรควบคุมและสวิตช์เอาต์พุตของระบบ PLC |
| เสาคู่โยนเดี่ยว (DPST) | มีสองอินพุตและเอาต์พุตสองช่อง ขั้วต่อแต่ละขั้วสามารถอยู่ในตำแหน่งปิด (เปิด) หรืออยู่ในตำแหน่งเปิด (ปิด) | พวกมันถูกใช้เป็นเทอร์โมสตัทเพื่อควบคุมโหลดความร้อนไฟฟ้า |
| เสาคู่โยนคู่ (DPDT) | มีสองอินพุตและเอาต์พุตสี่ช่อง อินพุตแต่ละตัวสอดคล้องกับเอาต์พุตสองตัว สามารถควบคุมวงจรที่แตกต่างกันได้ครั้งละสองวงจร | ใช้ในการเลือกแหล่งจ่ายไฟและการควบคุมแสงสว่าง ฯลฯ |
โซลิดสเตตรีเลย์
โซลิดสเตตรีเลย์ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว แต่ใช้คุณสมบัติทางแสงและไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์โซลิดสเตตเพื่อสร้างการแยกตัวและทำหน้าที่สลับ เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวต่างจากรีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้า ส่วนประกอบจึงไม่สึกหรอ นอกจากนี้ยังให้การแยกอย่างสมบูรณ์ระหว่างหน้าสัมผัสเอาต์พุตและอินพุต โดยมีความต้านทานสูงมากในสถานะเปิดและต่ำมากในสถานะการนำไฟฟ้า มีฟังก์ชันการทำงานคล้ายคลึงกับรีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าเนื่องจากมีการสลับการทำงานด้วย เข้ากันได้กับตระกูลตรรกะ IC ส่วนใหญ่โดยไม่ต้องใช้แอมพลิฟายเออร์ ไดรเวอร์ หรือวงจรบัฟเฟอร์เพิ่มเติม เนื่องจากมีความต้องการพลังงานควบคุมอินพุตต่ำ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องติดตั้งบนแผงระบายความร้อนอย่างเหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป
โซลิดสเตตรีเลย์
ที่จุดข้ามศูนย์ของรูปคลื่นไซน์ซอยด์ AC โซลิดสเตตรีเลย์ประเภท AC จะเปลี่ยน 'เปิด' และป้องกันกระแสขาเข้าสูง ในขณะที่สลับโหลดแบบคาปาซิทีฟและแบบเหนี่ยวนำสูง วงจร RC Snubber จะถูกใช้เพื่อกำจัดสัญญาณรบกวนและแรงดันไฟกระชากชั่วคราว เนื่องจากอุปกรณ์สวิตชิ่งเอาท์พุตเป็นรีเลย์เซมิคอนดักเตอร์โซลิดสเตต แรงดันไฟฟ้าตกที่เอาท์พุตจึงสูงมาก ซึ่งทำให้ต้องใช้ผิวที่มีความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้วงจรร้อนเกินไปและเกิดความเสียหาย
โมดูลอินเทอร์เฟซอินพุต/เอาต์พุต
โมดูลอินเทอร์เฟซอินพุต/เอาต์พุตเป็นการออกแบบพิเศษของรีเลย์เซมิคอนดักเตอร์โซลิดสเตตเพื่อเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์ คอมพิวเตอร์ และ PIC กับสวิตช์และโหลดในโลกแห่งความเป็นจริง โมดูล I/O พื้นฐานมีสี่ประเภท ได้แก่ เอาต์พุตระดับลอจิก CMOS หรือแรงดันไฟฟ้าอินพุต AC/DC เป็น TTL, อินพุตลอจิก CMOS ไปยังแรงดันเอาต์พุต AC หรือ DC และ TTL โมดูลเหล่านี้ประกอบด้วยวงจรบังคับทั้งหมดสำหรับการแยกและอินเทอร์เฟซที่สมบูรณ์ภายในอุปกรณ์ขนาดเล็กเครื่องเดียว สามารถเข้าถึงได้ในรูปแบบโมดูลโซลิดสเตตแยกต่างหาก หรือรวมอยู่ในอุปกรณ์ 4, 8 หรือ 16 ช่องสัญญาณ
ตารางเปรียบเทียบระหว่างรีเลย์เซมิคอนดักเตอร์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าและโซลิดสเตต
รีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าใช้หน้าสัมผัสทางกลในการสลับและมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ในขณะที่โซลิดสเตตเซมิคอนดักเตอร์รีเลย์ใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ในการสลับและไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว
| รีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้า | โซลิดสเตตเซมิคอนดักเตอร์รีเลย์ |
| พวกเขาใช้สนามแม่เหล็ก คอยล์ สปริง และหน้าสัมผัสทางกลในการสลับ | พวกเขาไม่ใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว แต่ใช้คุณสมบัติทางแสงและทางไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์โซลิดสเตตแทน |
| เนื่องจากชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ส่วนประกอบเหล่านี้จึงได้รับความเสียหาย | พวกเขาไม่ได้รับการสึกหรอของส่วนประกอบ |
| พวกเขามีวงจรชีวิตการติดต่อที่จำกัดและกินพื้นที่ขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังมีความเร็วในการเปลี่ยนที่ช้าอีกด้วย | ไม่มีข้อจำกัดในเรื่องพื้นที่ที่มากขึ้นและความเร็วที่ช้า |
| แรงดันไฟฟ้าที่มีอินพุตขนาดเล็กสามารถใช้เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตขนาดใหญ่ได้ | แรงดันไฟฟ้าที่มีอินพุตขนาดเล็กสามารถใช้เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตขนาดใหญ่ได้ |
| มีความคุ้มค่า | พวกเขามีราคาแพง |
| พวกเขาสามารถสลับโหลดแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กและสัญญาณความถี่สูง เช่น สัญญาณเสียงและวิดีโอ | ไม่สามารถสลับสัญญาณความถี่สูงและโหลดแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก เช่น สัญญาณวิดีโอและเสียง |
| มีการใช้งานทั่วไปในรถยนต์และเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน ฯลฯ | มีการใช้งานทั่วไปในการสลับโหลด AC เช่น การหรี่แสง การควบคุมความเร็วมอเตอร์ ฯลฯ |
บทสรุป
รีเลย์ไฟฟ้าเป็นสวิตช์ที่เปิดและปิดวงจรไฟฟ้าผ่านสัญญาณไฟฟ้าภายนอก พวกเขาสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าแรงสูงผ่านสัญญาณพลังงานต่ำซึ่งจัดอยู่ในประเภททรานสดิวเซอร์เช่นกัน เนื่องจากความสามารถในการเปลี่ยนปริมาณทางกายภาพหนึ่งไปเป็นอีกปริมาณหนึ่ง รีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าใช้สนามแม่เหล็ก คอยล์ สปริง และหน้าสัมผัสทางกลเพื่อทำการสวิตชิ่ง เนื่องจากชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ส่วนประกอบเหล่านี้จึงได้รับความเสียหาย
พวกเขามีวงจรชีวิตการสัมผัสที่จำกัดและใช้พื้นที่มาก นอกจากนี้ยังมีความเร็วในการสลับที่ช้าในขณะที่รีเลย์โซลิดสเตตเซมิคอนดักเตอร์ไม่ได้ใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวแทนโดยใช้คุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางแสงของเซมิคอนดักเตอร์โซลิดสเตต พวกเขาไม่ได้รับการสึกหรอของส่วนประกอบ แต่มีราคาแพง