Relés Estado Sólido e Fotodíodos: Funcionamento, Vantagens e Aplicações, Manuais, Projetos, Pesquisas de Eletrônica

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Eletrónica Analógica

Rele estado sólido / Foto díodo

André Filipe Miranda Borges 12ºET Nº

Relê estado sólido:

O que são relés?

Antes de começar a falar do relê estado sólido vou dar uma pequena introdução de o que são os relés. Os relés são componentes eletromecânicos/ eletrónicos que tem a função de produzir modificações súbitas em um ou mais circuitos elétricos de saída. Os relés possuem um circuito de comandos que ao serem alimentados há uma mudança de contacto. Mais resumidamente pudemos concluir que todo o relé se configura como um contacto que abre e fecha de acordo com um determinado fator em sua entrada.

Definição relê estado sólido:

No relé tradicional, do tipo eletromecânico (EMR – Electromechanical Relay), a bobina é energizada o que faz com que atraia uma armadura metálica. Essa armadura é móvel, por isso ao ser atraída pela bobina alterna entre seus contatos físicos NC/ NO, como está representado da Fig. 1, alternando assim a ação do dispositivo. Já nos relés de estado sólido a bobina é substituída por um emissor de luz, em geral um LED infravermelho, enquanto os contatos são trocados por foto- transístores, foto-díodos ou outros dispositivos sensíveis à luz. Ao ser energizado, o LED emite um sinal luminoso que é recebido pelo recetor, que atua para comutar um dispositivo de maior potência, como TRIACs ou MOSFET de potência. Fig.1 – Esquema do relé eletromecânico Fig.2 – Esquema do rele estado sólido

Fig. 3 – Funcionamento desde a onda sinusoidal da Tensão de rede até à Tensão sobre a carga

Esquema do relê:

Para funcionamento do SSR as conexões são simples, sendo preciso apenas duas ligações para o funcionamento do relé: um sinal de comando e uma ligação com a carga. O recomendado é que, na ligação com a carga, seja utilizado um fusível de proteção ultra-rápido, para proteger a instalação. Fig.4 – montagem do relê estado solido (SSR)

Aplicações do relê estado solido:

Ao longo dos anos os relés de estado sólido cada vez são mais utilizados e preferidos no controle de processo industriais, especialmente no controle de temperatura, motoras, válvulas, solenoides, entre outros. Mas entre as áreas da indústria as que mais utilizam os relés estado sólido são:  Fabricantes de máquinas;  Indústrias alimentícias;  Iluminação industrial;  Sistemas de segurança;  Automação industrial;  Instrumentação eletrónica;  Controle de elevadores;  … Fig.5 – Tipos de reles estado sólido

Características:

Existem duas maneiras de operar um fotodíodo. Ele pode funcionar como uma célula fotovoltaica (a incidência de luz gera tensão) ou como uma célula fotocondutiva (a incidência de luz gera corrente). Nesta figura temos representado um esquema, que basicamente tem um díodo junção (fotodíodo) com características construtivas para direcionar a incidência da luz para a camada P. Esta por sua vez, é uma camada bastante fina e sua espessura depende do comprimento de onda da luz que ele irá detetar. Fig.7 – Interior de um fotodíodo

Curva característica:

Para uma mesma tensão inversa de polarização, a corrente inversa aumenta de valor ao aumentar o fluxo luminoso incidente. Quando incide luz no fotodíodo, a corrente inversa varia quase linearmente com o fluxo luminoso Fig.8 – Esquema funcionamento fotodíodo pn e sua curva característica

Aplicações:

O fotodíodo tem várias utilidades, tais como, o foco automático de uma camara de filmar, uma unidade ótica do CD Player e um sistema contador de pulso. Outra aplicação muito usada na rede de iluminação pública é o sensor crepuscular. Nos sistemas de iluminação publica é importante saber em que altura é que está suficientemente escuro, para ativar as luzes. Este controle não pode ser efetuado de forma eficaz utilizando temporizadores, uma vez que em dias de chuva ou nevoeiro intenso pode ser necessário ativar o sistema de iluminação por razões de segurança. Além disso, o horário do próprio nascer e pôr do Sol não é constante, muda todos os dias. Pelas razões apontadas, a solução que reúne maior consenso é aquela que utiliza sensores de luz ambientes também conhecidos como crepusculares.