Como conectar o sensor de dois{0}}fios ao relé intermediário? Guia

Muitos técnicos e engenheiros acham confuso conectar um sensor simples de dois{0}}fios a um relé intermediário. Mas não precisa ser assim. O principal desafio é entender como essas duas partes funcionam juntas em um circuito de controle.

A conexão cria um circuito em série simples. O sensor funciona como um interruptor. Completa ou interrompe o circuito que alimenta a entrada de controle do relé.

Este guia oferece uma solução completa-passo a-passo. Abordaremos o básico de cada parte. Iremos nos aprofundar na localização de terminais de relé para relés de estado-sólido (SSRs) e relés eletromecânicos (EMRs). Você obterá diagramas de fiação claros e aprenderá como corrigir problemas avançados que enfrentará em campo.

Compreendendo as partes básicas

Você precisa entender o trabalho de cada peça antes de iniciar a fiação. Essa base evita erros comuns e ajuda você a escolher o dispositivo certo para o seu trabalho. Vamos analisar o sensor de dois{2}}fios e os dois principais tipos de relés intermediários.

O sensor de dois{0}}fios

Um sensor de dois-fios é basicamente um switch. Ele abre ou fecha um circuito elétrico quando algo físico acontece. Pode ser um objeto de metal se aproximando, uma mudança de temperatura ou uma pressão atingindo um determinado nível.

Ao contrário dos sensores de três{0}}fios (NPN/PNP), que precisam de sua própria conexão de energia para componentes eletrônicos internos, um sensor de dois-fios é mais simples. Não possui uma entrada de energia separada. Em vez disso, ele passa a energia do circuito de controle para a carga (no nosso caso, a entrada do relé) quando é ligado.

Exemplos comuns que você verá com frequência incluem:

Chaves fim de curso mecânicas em correias transportadoras ou proteções de máquinas.

Interruptores Reed usados ​​em sistemas de segurança para monitoramento de portas e janelas.

Termostatos bimetálicos simples para controle de temperatura.

Chaves flutuantes para detecção de nível de líquido em tanques.

O Relé Intermediário

Um relé intermediário funciona como um amplificador elétrico e isolador. Ele usa um sinal de controle de-baixa potência, como o do nosso sensor de dois-fios, para alternar um circuito de potência-separado e muito mais alto. Esse circuito-de potência mais alta opera uma carga como um motor, aquecedor ou contator grande.

Existem dois tipos principais: relés eletromecânicos (EMRs) e relés de{0}estado sólido (SSRs). A escolha entre eles depende das necessidades de velocidade da sua aplicação, de quanto tempo ela deve durar e do ambiente elétrico.

Compreendendo melhor os SSRs

Os relés-de estado sólido são dispositivos poderosos, mas sensíveis. Não entender como eles funcionam é o principal motivo do fracasso. Esta seção fornece informações-de nível especializado para que você possa escolher, identificar e conectar qualquer SSR com segurança e sem confusão.

Encontrando Terminais SSR

A maioria das falhas começa com a confusão dos terminais de entrada e saída. Sempre verifique primeiro a ficha técnica do fabricante. Mas muitas vezes você pode identificá-los observando quando uma folha de dados não está disponível.

O lado de controle, ou entrada de relé de estado sólido, é onde você conecta o sinal-de baixa potência do circuito do sensor. Procure estes sinais:

Marcações: Os terminais costumam dizer “INPUT” ou “CONTROL”. Para entradas DC, você verá marcações de polaridade como + e -. Para entradas AC, procure ~ ou A1 e A2.

Faixa de tensão: A etiqueta mostra uma faixa de baixa tensão, como 3-32 VCC ou 90-250 VCA. Esta é a tensão necessária para ligar o relé.

Tamanho físico: Os terminais de parafuso e os fios que vão até eles são geralmente menores, pois suportam apenas alguns miliamperes de corrente.

O lado da carga, ou saída, é onde você conecta o circuito-de alta potência que deseja alternar.

Marcações: Esses terminais costumam dizer “OUTPUT” ou “LOAD”. Eles podem ser marcados com L1 e T1 ou apenas com símbolos ~.

Classificação de tensão/corrente: A etiqueta mostra uma classificação muito mais alta, como 24-480 VCA, 25 A. Isso mostra a tensão e corrente máximas que o relé pode comutar.

Tamanho físico: Os terminais são muito maiores e mais fortes para lidar com altas correntes com segurança e eliminar o calor.

SSRs AC vs.

Uma diferença importante é se um SSR é feito para comutar uma carga de corrente alternada (CA) ou uma carga de corrente contínua (CC). Isso depende do semicondutor usado para comutação, não apenas da tensão de controle.

Os SSRs de saída CA usam peças internas como TRIACs ou retificadores controlados de silício (SCRs). Muitos têm detecção de "cruzamento-zero". Esta função inteligente espera que a onda senoidal CA esteja próxima de zero volts antes de ligar ou desligar a carga. Isso reduz bastante o ruído elétrico (EMI) e a corrente de partida, fazendo com que a carga dure mais.

SSRs de saída CC usam MOSFETs ou transistores de{0}alta potência. Eles funcionam como um switch extremamente rápido e poderoso para cargas CC, como solenóides, motores CC e aquecedores alimentados-CC. Eles não têm funcionalidade de cruzamento-zero porque não é necessário para DC.

A regra de ouro é absoluta: nunca use um SSR de saída-CC para comutar uma carga CA ou um SSR de saída-CA para comutar uma carga CC. Uma carga CA provavelmente destruirá um SSR CC instantaneamente. Um SSR CA usado em uma carga CC será ligado, mas provavelmente não será desligado, pois aguarda um ponto de cruzamento-zero que nunca ocorrerá em um circuito CC.

Isolamento do acoplador óptico

A mágica por trás da segurança de um SSR é o isolamento do optoacoplador. Dentro do relé, não há conexão elétrica física entre o circuito de entrada (controle) e o circuito de saída (carga).

O mecanismo é simples, mas brilhante: quando você aplica tensão aos terminais de entrada, um LED interno acende. Essa luz brilha através de uma pequena lacuna em um transistor foto-sensível no lado da saída. O fototransistor então liga o semicondutor de comutação principal (o TRIAC ou MOSFET) para alimentar a carga.

Isso cria uma barreira de isolamento galvânico. Ele protege suas peças de controle sensíveis e de baixa-tensão-como o sensor, um PLC ou um microcontrolador-contra picos-de alta tensão, ruído elétrico e falhas graves que podem ocorrer no lado da carga de alta-energia.

Erros comuns de fiação

Anos de experiência em campo mostram que a maioria das falhas de SSR vem de alguns erros de fiação comuns e evitáveis. Compreendê-los economizará tempo, dinheiro e frustração.

Invertendo a polaridade de entrada. Em um SSR de entrada-CC, conectar o fio de controle positivo ao terminal negativo e vice-versa-fará com que o relé pare de funcionar. Dependendo do modelo, também pode danificar permanentemente o circuito de entrada. Sempre-verifique as marcações + e -.

Conectando a carga à entrada. Este é um erro fatal, mas surpreendentemente comum. Os terminais de entrada são projetados para alguns miliamperes de corrente. Conectar uma carga de vários-amplificadores a eles destruirá o circuito de entrada instantaneamente.

Ignorando dissipadores de calor. Os SSRs não são perfeitamente eficientes; eles produzem calor ao conduzir corrente. Uma boa regra é planejar cerca de 1,5 Watts de calor para cada Amp de corrente de carga. Para qualquer carga que consuma mais do que alguns amperes, um dissipador de calor não é opcional-é necessário. O superaquecimento é o assassino número um dos SSRs.

Esquecendo a corrente de carga mínima. Alguns SSRs CA, especialmente os tipos de cruzamento diferente de-zero-, precisam de uma pequena quantidade de corrente para fluir pela carga para funcionar corretamente. Se a sua carga for muito pequena (como um pequeno indicador LED), o SSR poderá não travar ou piscar.

Tipo de carga incompatível. Usar um SSR classificado para uma carga “resistiva” (como um aquecedor) para comutar uma carga altamente “indutiva” (como um motor ou solenóide) é arriscado. Cargas indutivas podem criar um grande pico de tensão (back-EMF) quando desligadas, o que pode danificar a saída do SSR. Para essas cargas, escolha um SSR especificamente classificado para comutação indutiva ou use um circuito amortecedor externo.

A tarefa principal: fiação

Agora que você entende as peças e os possíveis problemas, podemos passar para a tarefa principal. Esta seção fornece instruções claras-passo a{2}}passo para conectar seu sensor de dois{3}}fios a SSRs e EMRs.

Segurança em primeiro lugar

Antes de tocar em qualquer fio, você deve seguir as etapas essenciais de segurança. O trabalho elétrico traz riscos-incorporados e não há espaço para atalhos.

SEMPRE desligue e bloqueie todas as fontes de alimentação relacionadas antes de iniciar o trabalho. Isso inclui a potência de controle e a potência de carga.

Verifique se o circuito está morto usando um multímetro com classificação adequada. Teste seu medidor primeiro em uma fonte ativa conhecida e, em seguida, teste o circuito no qual você estará trabalhando.

Use fios do tamanho certo para a corrente de carga esperada. Fios muito pequenos podem superaquecer e criar risco de incêndio.

Certifique-se de que todas as conexões dos terminais de parafuso estejam apertadas e seguras. Uma conexão solta pode causar arco voltaico e operação intermitente.

Se você não tiver certeza sobre alguma etapa, pare e pergunte a um eletricista qualificado.

Cenário 1: Conexão a um SSR

A lógica aqui é criar um circuito em série simples. A fonte de alimentação, o sensor de dois{1}}fios e a entrada do SSR estão todos conectados em um único loop. Quando o sensor fecha, ele completa o loop, energizando o SSR.

Componentes necessários:

Fonte de alimentação de controle (por exemplo, 24 VCC)

Sensor-de dois fios

Relé de estado-sólido (com uma entrada CC correspondente)

Fios de conexão

Instruções passo-a{1}}passo:

Encontre terminais. Confirme o + e - da sua fonte de alimentação. Encontre os dois fios do seu sensor. No SSR, localize os terminais de entrada CC, geralmente marcados com 3 (+) e 4 (-).

Conecte a alimentação ao sensor. Conecte um fio do terminal positivo (+) da fonte de alimentação de controle a um dos dois fios do sensor.

Conecte o sensor ao SSR. Conecte o segundo fio do sensor ao terminal de entrada positivo do SSR (como o terminal 3).

Complete o circuito. Conecte um fio do terminal de entrada negativo do SSR (como o terminal 4) de volta ao terminal negativo (-) da sua fonte de alimentação de controle.

Verificação final. O circuito de controle agora está completo. Quando o sensor é ativado (fecha), ele permitirá que a corrente flua da fonte de alimentação, através do sensor, através da entrada do SSR, e de volta à fonte, ligando o SSR.

Para uma instalação completa, você deve conectar o circuito de carga de alta-potência aos terminais de saída do SSR. Por exemplo, conecte a linha CA ao terminal 1 e conecte o terminal 2 à sua carga CA. O outro lado da carga CA se conectaria novamente ao neutro CA.

Cenário 2: Conexão a um EMR

O princípio de fiação de um relé eletromecânico é o mesmo de um SSR. A única diferença é a terminologia dos terminais de entrada. Em vez de uma entrada eletrônica polarizada, você está energizando uma simples bobina de fio.

Instruções passo-a{1}}passo:

Encontre terminais. Encontre a fonte de alimentação de controle e os fios do sensor. No EMR, localize os terminais da bobina. Quase sempre são rotulados como A1 e A2. Para a maioria dos relés industriais, a bobina não é polarizada, portanto a polaridade da conexão CC não importa.

Conecte-se em série. Seguindo a mesma lógica em série, crie o circuito:

Conecte o positivo (+) da fonte de alimentação a um fio do sensor.

Conecte o segundo fio do sensor ao terminal A1 do relé.

Conecte o terminal A2 do relé de volta ao negativo (-) da fonte de alimentação.

Quando o sensor fecha, ele completa o circuito e a corrente flui através da bobina. Isso cria um campo magnético que fecha fisicamente os contatos internos, comutando o circuito de carga conectado aos terminais comum (COM), normalmente aberto (NA) e normalmente fechado (NC) do relé.

Considerações Avançadas

A fiação básica resolverá a maioria dos problemas, mas as instalações de nível-profissional precisam antecipar problemas não-óbvios. Esta seção aborda problemas comuns, mas complexos, cuja solução pode ser frustrante sem experiência prévia.

O sensor "vazado"

Alguns sensores-de estado sólido (como alguns sensores de proximidade ou fotoelétricos) não são interruptores perfeitos. Mesmo quando estão no estado "desligado", eles podem permitir a passagem de uma quantidade muito pequena de corrente de fuga.

O problema acontece quando esta corrente de fuga é alta o suficiente para ser detectada por uma entrada SSR muito sensível. O SSR pensa que esta pequena corrente é um sinal “ligado”, fazendo com que o relé permaneça energizado ou pisque mesmo quando o sensor deveria estar desligado.

A solução é instalar um resistor de sangria, também chamado de resistor de carga simulada. Este resistor é conectado em paralelo com os terminais de entrada do SSR (+ e -).

Ele funciona fornecendo um caminho alternativo mais fácil para a pequena corrente de fuga fluir para o terra. Esta corrente é muito baixa para desenvolver uma tensão significativa no resistor, de modo que a entrada do SSR nunca vê a tensão de disparo e permanece corretamente no estado desligado. Quando o sensor é ligado corretamente, ele fornece corrente suficiente para energizar o resistor e a entrada do SSR, ligando o relé conforme pretendido.

Como ponto de partida prático para um sistema de controle típico de 24 VCC, um resistor de 2,2 kΩ (2.200 Ohm) e 1/2 Watt é uma escolha comum e eficaz.

Gráfico de solução rápida de problemas

Quando as coisas não funcionam como esperado, uma abordagem sistemática é fundamental. Este gráfico descreve os sintomas mais comuns, suas causas prováveis ​​e as soluções corretas.

Fiação com confiança

Como conectar o sensor de dois{0}}fios ao relé intermediário é uma tarefa básica em automação e controle industrial. O princípio básico é um circuito em série simples, onde o sensor atua como guardião da corrente que energiza o relé.

O sucesso, porém, está nos detalhes. Compreender as diferenças críticas entre a saída de entrada do relé de estado sólido, respeitar as nuances da diferença AC DC SSR e apreciar o papel protetor do isolamento do optoacoplador são o que separa um novato de um profissional.

Seguindo este guia, você agora terá o conhecimento não apenas para conectar, mas também para solucionar problemas e melhorar o link entre um sensor e um relé. Você pode seguir em frente com a confiança de que sua instalação será segura, confiável e construída para durar.

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