Los relés son componentes de los sistemas de radio control cuya importancia no puede de ningún modo ser despreciada. En este artículo le proponemos conocer un poco mejor los relés y estudiar diversas formas de usarlos en sus sistemas de radio control.
Para que un sistema de radio control opere normalmente, todo un conjunto de piezas debe estar en perfecta armonía. El transmisor debe lograr estabilidad de frecuencia, potencia y eficiencia en la irradiación de señales. En el receptor, a partir de una antena eficiente, debemos tener un circuito sensible y estable en la amplificación y detección de señales, y, completando el conjunto, un relé que pueda actuar en el momento exacto sobre los controles del modelo.
En los sistemas mas simples, que no usan servos, el relé es el eslabón final de una cadena, que ocupa una posición de gran importancia que no siempre es tenida en cuenta por los armadores (fig. 1).
La elección de un relé para un proyecto de radio control exige cuidados especiales y en la mayoría de los casos los problemas de control que ocurrir son exclusivamente debidos a este componente.
Funcionamiento del relé
Un relé puede ser comparado a un interruptor que puede conectar o desconectar la corriente de un circuito pero por medio de un comando electrico. En un interruptor simple, como el que enciende la lampara de su sala, la "orden" está dada por la acción de sus dedos.
En el relé, la "orden" está dada por la acción de una corriente eléctrica.
En la figura 2 tenemos el símbolo usado para representar el interruptor simple y también el símbolo usado para representar el relé. La acción del relé sobre los contactos es mecánica, de modo que podemos decir que se trata de un dispositivo electromecánico.
En la figura 3 tenemos en corte simplificado el diseño de un relé.
contactos, uno de los cuales es reversible. EI primer contacto es mantenido cerrado cuando la armadura móvil se encuentra libre, o sea, sin ser atraída por la bobina.
Este contacto se denomina NC (normalmente cerrado), o sea, con el relé desconectado, este contacto está en conexión con el correspondiente a la armadura móvil.
El segundo contacto es mantenido desconectado de la armadura móvil hasta el momento en que es energizada la bobina del relé, o sea, en que la recorre una corriente. Cuando ocurre esto, la armadura es atraída y se produce el contacto entre la parte móvil y este contacto (figura 4).
Este contacto es denominado NA (normalmente abierto).
Usamos entonces el contacto NC cuando queremos DESCONECTAR algún circuito por el accionamiento del relé, y usamos el contacto NA cuando queremos CONECTAR algo mediante el accionamiento del relé.
En la estructura analizada, debemos observar la existencia de un resorte de retorno que trae de vuelta a la posición NC, la armadura móvil cuando la corriente deja de circular por la bobina.
La atracción que tiene esta bobina sobre la armadura móvil es función de la corriente que circula en sus espiras, responsable por un fuerte campo magnético. Cuanto mayor sea el número de vueltas de alambre de la bobina y mayor sea la intensidad de la corriente circulante, mayor sera la atracción.
Esta intensidad de corriente y también el número de espiras es lo que determina una delas características mas importantes del relé: su sensibilidad. Se trata de la menor corriente que puede circular por el mismo y producir su accionamiento.
Para determinar la sensibilidad de un relé podemos usar el circuito de la figura 5.
Este circuito permite determinar la tensión de accionamiento, la corriente mínima de accionamiento por la bobina, y también la resistencia de la bobina.
Veamos cómo funciona: lo que tenemos es una fuente variable de tensión que debe como mínimo llegar a la tensión capaz de accionar el relé. Con una fuente de hasta 12V, por ejemplo, podemos probar relés de hasta 12V.
El instrumento usado puede ser su multímetro, primeramente conectado entre los puntos A y B en la escala de corriente capaz de alcanzar la sensibilidad del relé.
Con la fuente inicialmente en su posición de tensión mínima, se abre el potenciômetro gradualmente hasta obtener el cierre de los contactos del relé. Para verificar el instante en que esto ocurre, entre la armadura y el contacto NA se conecta una pequeña lámpara indicadora con su fuente de alimentación. La corriente en que se obtiene el accionamiento del relé será entonces indicada directamente por el multimetro.
Una vez obtenido el punto de accionamiento, el instrumento es retirado del circuito, y se interconectan los puntos A y B. El multimetro se coloca entonces en su escala de tensión que alcance los 12V, y se lo conecta entre los puntos B y C. Se puede entonces obtener la indicación directa de la tensión de accionamiento del relé.
También se puede medir la resistencia dela bobina del relé mediante el mismo instrumento, o bien se la puede calcular, con solo dividir la tensión de accionamiento por la corriente correspondiente.
Es importante observar que la armadura presente una cierta inercia que hace que la corriente de accionamiento sea siempre mayor que la corriente de abertura de los contactos. En suma, cuando vamos aumentando la tensión en la bobina, el relé cierra con determinado valor. A partir de allí, si disminuimos la tension, el relé no abrirá sus contactos en el mismo valor, pero sí en un valor menor, como muestra el gráfico de la figura 6.
Esta característica es importante pues en los modelos la trepidación puede influir en la eficiencia del control. Se puede hacer un ajuste de la tensión del resorte, o de la distancia del entre hierro, para mejorar el desempeño de un relé. Estos ajustes deben sin embargo hacerse con el máximo de cuidado en vista de la delicadeza de los relés pequeños.
Circuitos de accionamiento de relés.
Como la corriente obtenida en la salida de un receptor de radio comando o de un sensor es insuficiente para accionar directamente un relé podemos utilizar circuitos amplificadores para este fin. Intercalando un amplificador entre el circuito que debe proporcionar la serial para su accionamiento y el relé, podemos multiplicar su sensibilidad, como sugiere la figura 7.
El circuito mas simple de amplificación para este fin aparece en la figura 8, ya que se usa sólo un transistor.
Como en el transistor existe una pequeña caída de tensión, o I sea, el mismo "absorbe" un poco de voltaje del circuito, la tensión de la fuente de alimentación debe ser 1 siempre un poco mayor que la tensión mínima que precisa el relé para funcionar. Por ejemplo, si la alimentación del circuito fuera de 9 V, el relé debe ser para 6 V. La corriente del relé, por otro lado, debe ser capaz de ser provista por el transistor. En el caso, la corriente máxima que podemos obtener en el circuito dado es del orden de 100 mA.
El transistor usado en este circuito tiene un factor de multiplicación del orden de 100 veces, como mínimo, lo que quiere decir que, si se usa un relé de 100 mA, podemos accionarlo con apenas 1 mA en la entrada del circuito, lo que significa multiplicar su sensibilidad por 100.
En la figura 9 tenemos un circuito en el que se usan dos transistores en la configuración Darlington, y que nos permite multiplicar todavía mas la sensibilidad de un relé.
Si se usaran transistores de ganancias 100 veces, podemos obtener en el circuito una ganancia de 100 x 100 = 10.000 veces, lo que quiere decir que un relé de 100 mA puede ser disparado con apenas 10 pA o sea 0,01 mA!
Deben respetarse las mismas especificaciones en relación a la tensión de alimentación y de operación del relé.
Observe que los circuitos que mostramos operan con señales de corriente continua, o sea, la seña! que debe excitar el circuito es del mismo tipo que la que debe excitar el relé, siendo solamente mas débil.
En los casos en que la señal obtenida en la salida del circuito corresponde a una corriente alterna, como por ejemplo, en los sistemas de radio control modulados en tono, además de la amplificación de la serial para excitar el relé debemos procesarla para obtener una corriente conti nua.
Esto se consigue con el circuito de la figura 10 que está proyectado para el accionamiento de relés en circuitos de corriente alternada, o sea, la señal de entrada es una audiofrecuencia.
En algunos casos hasta se puede incorporar el filtro al circuito, volviendo lo selectivo, o sea, haciendo que el transistor solo amplifique las corrientes de determinadas frecuencias para el accionamiento del relé.
La función del diodo
Los lectores deben haber notado que en muchos circuitos que utilizan relés o cargas inductivas de corriente continua, las que deben ser conmutadas por un transistor o SCR, aparece un diodo polarizado en el sentido inverso, como muestra la figura 11.
La función de este diodo es muy importante: cuando el relé deja de recibir energía, o sea, cuando el transistor "desconecta", el campo magnético de la bobina "se contrae" rápidamente antes de desaparecer, de modo que, al cortar las espiras de esta misma bobina, induce una fuerte corriente en el sentido inverso al que produjo.
Así, cuando el relé desconecta, aparece entre los polos de la bobina del relé una alta tensión de polaridad inversa a la normal. Esta tensión en muchos casos puede ser suficientemente alta para quemar el transistor o bien desconectar um SCR en un circuito de conmutación.
Con un diodo polarizado en el sentido inverso, para esta tensión el mismo estaría, en verdad, polarizado en el sentido directo, conduciendo entonces la corriente inducida de este modo y disipando la energía que de otro modo podría ocasionar Ia quema del transistor (figura 12).
En la práctica, se puede usar cualquier diodo en esta función, ya que los pulsos de corriente que se obtienen en la abertura del relé son de gran intensidad pero tienen duración muy corta. Normalmente se usan diodos como el 1N914, 1N4002 para este fin.