La seguridad es fundamental en la electrónica de consumo. Y, como saben, sin una placa de circuito impreso (PCB), ningún dispositivo electrónico funciona. Por lo tanto, para controlar la corriente y proteger las piezas disponibles en una placa de circuito impreso, los fabricantes de PCB utilizan relés. Un relé PCB sigue los patrones de voltaje y corriente para interrumpir o establecer la conexión.
Ahora la pregunta es: ¿Qué es un relé de PCB? ¿Cómo puede un lector común comprender sus conceptos básicos? En este artículo, encontrará toda la información relevante sobre los relés de placa de circuito impreso, su importancia y sus tipos.
¿Qué es un relé PCB?
Las placas de circuito impreso funcionan como dispositivos electromagnéticos para controlar el suministro de corriente. Se montan directamente en los conjuntos de placas de circuito para regular la conmutación de cargas. Por lo tanto, gestionan los circuitos de mayor tensión mediante una señal de control de menor potencia.
Los relés suelen construirse con cinco tipos de terminales, incluyendo los terminales N/C (normalmente cerrado) y N/A (normalmente abierto). El fabricante fija los componentes electromagnéticos a los relés de PCB a lo largo del brazo metálico móvil.
Se crea un campo magnético en la placa cuando el fabricante hace pasar la corriente a este brazo metálico. Esto permite que el brazo se mueva hacia el terminal N/C o N/A. Este mecanismo es simple, pero puede gestionar la conmutación de alto voltaje eficientemente.
Eliminan la posibilidad de picos de alta tensión en los sistemas eléctricos. Se utilizan ampliamente en sectores industriales que requieren características duraderas y un rendimiento confiable. Por ejemplo, en aplicaciones de maquinaria, sistemas eléctricos, equipos automotrices y de telecomunicaciones.
Características y tipos de relés de PCB
Los productos electrónicos de consumo requieren placas de circuito impreso eficaces para gestionar la tensión. Por ello, los relés de PCB son uno de los componentes más fiables, ya que ayudan a gestionar el flujo de corriente.
Características de los relés PCB
Los relés de las PCB presentan características únicas que pueden afectar el rendimiento de los circuitos. Los consumidores deben seleccionar los mejores relés considerando sus características.
● Aislamiento galvánico
● Tamaño Compacto
● Alta durabilidad
● Cambio rápido
● Bajo Consumo De Energía
● Versatilidad
Aislamiento galvánico
Los relés para PCB ofrecen aislamiento galvánico. Se pueden utilizar para aislar circuitos o conjuntos eléctricos, de modo que la fuente de alimentación pueda alternar entre baja y alta tensión. Esto ayuda a separar la conexión de la placa de circuito del flujo eléctrico. Además, reduce el riesgo de descargas eléctricas y daños. Puede obtener medidas de seguridad para su proyecto.
Tamaño Compacto
Los dispositivos electrónicos requieren componentes compactos para optimizar su valioso espacio. En este caso, los relés de PCB eliminan la necesidad de espacio adicional, ya que se integran directamente en las placas.
Alta durabilidad
La alta velocidad de la electricidad en grandes partes de maquinaria u otros dispositivos requiere tableros de conmutación confiables. Los relés de PCB cumplen con los criterios de confiabilidad para los consumidores. Los ingenieros los eligieron para aumentar la durabilidad de sus proyectos. Estos relés les ayudan a controlar el estrés mecánico y los sistemas de energía críticos.
Cambio rápido
La maquinaria pesada y los aparatos eléctricos de consumo a veces requieren una conmutación rápida para una respuesta rápida. Estos relés son excelentes opciones para cumplir con estos criterios de conmutación de alta velocidad.
Bajo Consumo De Energía
La característica más común de los relés PCB es que no requieren alimentación adicional. Como sabemos, el brazo móvil de los relés no requiere alimentación cuando no están en funcionamiento.
Versatilidad
Los relés de PCB cumplen distintas funciones en diversas aplicaciones. Se pueden utilizar en diversas piezas mecánicas, vehículos automotrices, aeronaves y componentes industriales.
Tipos de relés de PCB
Los relés PCB se encuentran fácilmente disponibles en el mercado y funcionan de forma diferente según el proyecto.
● Relés electromecánicos (EMR)
● Relés de estado sólido (SSR)
● Relés Reed
● Relés de enclavamiento
● Relés de potencia de placa de circuito impreso
Relés electromecánicos (EMR)
El relé electromecánico es el tipo más común. Incluye un electroimán y un brazo mecánico metálico. El fabricante proporciona la fuente de alimentación para generar los contactos magnéticos. Posteriormente, la armadura conmuta el flujo de corriente entre terminales abiertos y cerrados. Los relés electromecánicos ofrecen fiabilidad y durabilidad, lo que ayuda a soportar la alta carga de los sistemas eléctricos.
Relés de estado sólido (SSR)
Los relés de estado sólido incluyen semiconductores para manejar cargas del circuito en lugar de contactos móviles.
Este relé PCB ofrece una conmutación rápida. Aumenta la vida útil de los productos gracias a su buena resistencia al desgaste mecánico. Sin embargo, a diferencia de los relés EMR, es más caro.
Relés Reed
Encontrará relés de láminas fabricados con un par de láminas magnéticas. Estas láminas están encerradas en un tubo de vidrio. Los fabricantes transfieren el flujo de corriente para crear un marco magnético en las placas. Posteriormente, todas las láminas se fijan para dirigir el flujo de corriente. Si busca relés extrasensibles, elija relés de láminas. Sin embargo, no son adecuados para productos con cargas pesadas.
Relés de enclavamiento
Los relés de enclavamiento son un subtipo de relés electromecánicos. Se suelen elegir para ahorrar energía, ya que no requieren una fuente de alimentación continua. Solo utilizan energía para gestionar la corriente.
Relés de potencia de placa de circuito impreso
Los relés de potencia PCB controlan eficazmente los altos voltajes de las cargas de corriente. Manejan las presiones de carga esenciales en productos de alta resistencia. Estos relés están diseñados para sistemas de distribución de energía, campos industriales o maquinaria pesada.
Cómo Do Los relés de PCB funcionan
El personal debe conocer el mecanismo interno y el funcionamiento de los relés de PCB. Esto les ayudará a comprender la importancia de esta parte en las placas de circuito impreso. Contiene la bobina electromagnética, el conjunto de terminales y los conjuntos de armadura. Estos están diseñados para transferir la corriente. Permiten que las placas abran o cierren los circuitos.
Mecanismo de trabajo
Los relés de PCB están diseñados para operar eléctricamente con fines de conmutación. Como ya se mencionó, controlan el flujo de corriente. Además, su funcionamiento mecánico implica varios pasos:
● Activación de electroimanes
● Creación de campo magnético
● Acción de conmutación
● Regresar al estado inicial
Activación de electroimanes
Los fabricantes activan el electroimán. Suministran la baja potencia. Esta corriente energiza la bobina.
Creación de campo magnético
Al transferir la corriente a través de la bobina, se crea un campo magnético. Este campo atrae la armadura (brazo metálico) hacia el terminal opuesto.
Acción de conmutación
Una corriente que pasa activa la parte móvil del relé. Este brazo entra en contacto con el interruptor (NC) o establece una posición (NO) para conmutar las placas de circuito.
● NC (normalmente cerrado)En esta posición, el contacto del relé permanece cerrado por defecto. Se activa al transferir la alimentación al relé.
● NO (normalmente abierto): Esta acción de conmutación permanece activa hasta que se activa el relé. Los fabricantes cierran este contacto conectando la fuente de alimentación.
Regresar al estado inicial
Tras retirar la señal de control, el brazo móvil del relé vuelve a su estado inicial. De esta manera, se detiene el flujo de corriente para romper el campo magnético.
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Integración con placas de circuitos
Los ingenieros diseñan los relés de la PCB de forma que se integren perfectamente como parte integrante de las placas. Esto mejora la funcionalidad y el rendimiento de los circuitos. Sin embargo, la integración de los relés con el ensamblaje de la placa de circuito incluye:
● Estilo de montaje
● Conexiones eléctricas
● Configuraciones personalizadas
Estilo de montaje
Se pueden integrar los relés de la placa PCB mediante dos métodos de montaje principales:
● Montaje mediante orificio pasante (THT)
● Tecnología de montaje en superficie (SMT)
Tecnología de orificio pasante (THT)
Los ingenieros introducen los pines del relé en los orificios pretaladrados de las placas PCB durante el montaje pasante. Sueldan los pines a las superficies de cobre de la placa. Esta tecnología es segura y eficaz, lo que ayuda a estabilizar las conexiones mecánicas. El personal considera este método beneficioso para aplicaciones de alto rendimiento.
Tecnología de montaje superficial (SMT)
En SMT, los pines del relé se sueldan a la superficie de las placas de cobre de las placas PCB. Esta técnica es adecuada para construir aplicaciones con componentes ligeros y de tamaño compacto.
Conexiones eléctricas
El ingeniero conecta los relés con otras partes de las placas PCB. Esto permite su funcionamiento. Los conecta mediante las superficies conductoras y las almohadillas en los conjuntos de la placa. Estas pistas crean la ruta del circuito para la interacción entre los relés y los sensores. Además, forman el contacto entre los relés, las fuentes de alimentación y los dispositivos de salida.
Configuraciones personalizadas
Puede gestionar o conectar los relés de PCB en las placas según el diseño de estas. Estas configuraciones personalizadas permiten controlar los distintos dispositivos o componentes de la placa con un único control de potencia. Resultan útiles al crear sistemas eléctricos complejos.
Consideraciones de diseño de relés de PCB
Para diseñar placas de circuitos efectivas, debes tener en cuenta algunos factores importantes.
Requisitos básicos de diseño
Determine los requisitos de diseño instruccional de los consumidores. Elija los relés que satisfagan fácilmente las demandas sin sacrificar la funcionalidad del diseño.
● Valores nominales de voltaje y corriente
● Tipo de carga
● Velocidad de conmutación
● Restricciones de tamaño
● Consumo de energía
● Factores ambientales
Clasificaciones de voltaje y corriente
Los valores de voltaje y corriente son los factores iniciales a considerar. Una selección incorrecta de la carga de voltaje puede interrumpir el flujo de corriente y dañar los relés.
Tipo de carga
La carga puede ser de diferentes tipos: resistiva, inductiva o capacitiva. Por lo tanto, una selección descuidada de la carga puede resultar en un rendimiento deficiente. Por ejemplo, las cargas para componentes de servicio pesado requieren relés con capacidades especiales.
Velocidad de conmutación
La velocidad de conmutación de los relés no puede ser la misma para todos los tipos de aplicaciones. Algunos productos con cargas más bajas requieren una velocidad simple. Sin embargo, la maquinaria pesada, los componentes industriales y las piezas de alto consumo energético requieren una conmutación de respuesta rápida.
Restricciones de tamaño
El tamaño es un factor importante al diseñar relés para PCB. Algunos dispositivos eléctricos se construyen con relés compactos para reducir el espacio.
Consumo de energía
No podemos ensamblar los productos instalando relés de potencia aleatorios. Siempre se recomienda elegir relés con un menor consumo de energía para evitar el consumo innecesario.
Factores ambientales
Los dispositivos expuestos a ambientes exteriores, presión de calor o humedad necesitan relés con buenas clasificaciones de seguridad ambiental.
Consejos y técnicas para el montaje de relés en PCB
Tras considerar el diseño, los fabricantes deben centrarse en las técnicas de montaje. A continuación, ofrecemos algunos consejos cruciales que pueden mejorar la fiabilidad de los relés:
● Utilice la huella adecuada
● Transferencia térmica
● Calidad de soldadura
● Outlet
● Estres mecanico
Utilice la huella adecuada
Una huella adecuada facilita el montaje de relés en placas de circuito impreso. Permite una fijación segura de los pines a las pistas de cobre.
Transferencia térmica
El fabricante utiliza técnicas de disipación de calor para productos sensibles al calor. Pueden añadir disipadores de calor para evitar la generación de calor durante el funcionamiento de los relés.
Calidad de soldadura
Suelde con precisión los pines del relé en la superficie de las placas. Esto evita que interrumpan la transmisión de corriente y afecten el rendimiento del sistema de alimentación.
Outlet
Durante el proceso de montaje a través de orificios pasantes, el ingeniero debe eliminar los componentes no deseados para crear estabilidad en las propiedades mecánicas de los relés.
Estres mecanico
No aplique una tensión mecánica excesiva al montar los pines del relé. Esto podría afectar a los demás componentes y dañar los relés con el tiempo.
Proceso de diseño
El diseño de los relés de PCB puede modificarse en cualquier configuración. Sin embargo, los ingenieros deben considerar varios elementos básicos. Estos elementos se construyen con componentes de relé y facilitan la funcionalidad de los circuitos.
● Diseño de circuito
● Diseño de diseño de PCB
● Fabricación de PCB
● Ensamblaje de componentes
● Pruebas
● Codificación
● Prueba final
Diseño de circuito
El diseño del circuito de los relés de PCB depende de la carga de voltaje de los productos. Se recomienda una entrada de control que pueda manejar un voltaje específico. Esta podría ser un microcontrolador o un voltaje variable.
Ajuste el voltaje de la bobina del relé al voltaje de la señal de control. Además, recuerde agregar elementos de protección como un diodo flyback o un circuito amortiguador. Esto evitará daños y descargas eléctricas.
Diseño de diseño de PCB
Solicite a sus ingenieros que preparen el diseño adecuado de la PCB. El espacio del relé debe incluir espacio específico para soldar los elementos. El ancho de pista de la PCB es suficiente para manejar corrientes de alto voltaje sin problemas.
Además, los diseños de PCB deben incluir barreras aislantes. Estas barreras separarán los componentes de alta y baja tensión. El relé no debe ubicarse cerca de disipadores de calor ni de elementos sensibles para que no interrumpan el funcionamiento de los demás componentes.
Fabricación de PCB
Colabore con fabricantes confiables para fabricar los relés de PCB. Puede especificar los requisitos de tolerancia. Estos deben incluir:
● Alineación de capas para unir múltiples capas con precisión.
● El grosor del cobre aumenta la durabilidad de las aplicaciones. Elija entre 1 y 2 g.
● Guíalos sobre el ancho mínimo de traza y el espaciado de todos los componentes del circuito.
● Gracias a la tecnología, el tamaño del anillo anular importa.
Ensamblaje de componentes
Ensamble los relés en la placa de circuito impreso mediante el proceso de montaje THT o SMT. La soldadura automática se aplica mediante orificio pasante. Asimismo, la soldadura por reflujo se utiliza en el montaje superficial.
Pruebas
Reenvíe los circuitos en los pasos de prueba para comprobar su funcionamiento. Asegúrese de que todos los componentes necesarios estén conectados a la placa. Realice las pruebas con medidas de seguridad.
Codificación
El software está escrito en código si los relés de la PCB se construyen con sistemas controlados por microcontroladores. Controla las conexiones de los relés y se ubica en los pines GPIO del controlador.
Prueba final
Verifique la funcionalidad de la placa para incluirla en aplicaciones de consumo. Las placas de circuito deben superar todas las pruebas, que pueden incluir flujo de corriente, interruptores, desgaste mecánico, cargas de alta presión, etc.
Aplicaciones de los relés PCB
● Sistemas automotrices
● Automatización Industrial
● Telecomunicaciones
● Sistemas de poder
● Electrónica de consumo
● Dispositivos médicos
● Sistemas de Energías Renovables
● Sistemas de Seguridad
● Automatización del hogar
Sistemas automotrices
Los relés PCBS se utilizan en sistemas automotrices para manejar cargas de corriente desde simples hasta críticas. Sus aplicaciones incluyen el control de faros, elevalunas eléctricos, sistemas de encendido y bombas de combustible.
Automatización Industrial
La aplicación industrial requiere relés de PCB para gestionar sistemas complejos. Ayudan a controlar cargas de alta presión y ofrecen operaciones precisas. Por ejemplo, motores, cintas transportadoras y maquinaria automatizada.
Telecomunicaciones
En los dispositivos de telecomunicaciones, los relés transmiten señales de comunicación. Los enrutadores, módems y sistemas de distribución de señales son aplicaciones comunes. Esto utiliza relés PCB para un funcionamiento sin interrupciones.
Sistemas de poder
Los relés PCB regulan los sistemas de distribución y protección de energía en transformadores, disyuntores y otros dispositivos de control de energía.
Electrónica de consumo
Las lavadoras, aires acondicionados, refrigeradores y demás electrodomésticos incorporan relés PCB. Estos controlan la potencia y brindan seguridad a motores, resistencias y compresores.
Dispositivos médicos
Los dispositivos médicos utilizan relés de PCB para garantizar un rendimiento preciso y la seguridad del paciente. Algunos ejemplos son los equipos de diagnóstico, los monitores y los sistemas automatizados de laboratorio.
Sistemas de Energías Renovables
Los fabricantes instalan relés en las placas de circuitos para controlar los picos de corriente y proteger componentes sensibles de los sistemas de energía renovable. Estos componentes son los inversores, los sistemas de carga de baterías y las redes eléctricas.
Sistemas de Seguridad
Estos relés se utilizan ampliamente en alarmas, equipos de vigilancia, cámaras y cerraduras. Gestionan sistemas de aplicación críticos.
Automatización del hogar
Los relés PCB son más adecuados para conmutar potencias bajas a altas en dispositivos domóticos. Mejoran el funcionamiento automático de la iluminación, los sistemas de climatización (HVAC) y los electrodomésticos.
Conclusión:
El flujo de voltaje, ya sea bajo o alto, se puede gestionar mediante relés PCB. Estos relés mejoran el rendimiento del producto y proporcionan operaciones seguras. Es una técnica sencilla para conmutar la corriente entre NA y NC. Existen diversas características y tipos de relés PCB. Elija con cuidado al diseñar o fabricar sus propios relés PCB.
