COMO CONTROLAR UN REL CON UN TRANSISTOREn este artculo explico en modo detallado como conectar un rel a un circuito electrnico digital a travs de un transistor comn. Analizaremos la funcin de cada componente asociado, el clculo de las resistencias en base a la tensiones de trabajoa la potencia del rel usado. !ara conocer mejor los relssu funcionamiento aconsejoa los lectores de leer mi gua "#ntroduccin a los rels".Circuito simplificado para la conexin de un transistor a un relEl modo ms sencillo para activar un rel con un circuito electrnico de control es a travs de un transistor $!$ conectado como se ve en la %gura. El transistor, conectado de este modo, cierra el circuito poniendo a masa el terminal de la bobina mientras &ue el otro terminal se encuentra conectado a positivo.Esta modalidad de conexin 'contacto (acia masa) tiene la ventaja depermitir el uso de rels con tensiones de alimentacin de la bobina diferentes respecto a la tensin de trabajo del circuito de control como explicar a lo largo de este artculo. !or a(ora les digo &ue el recuadro en el dibujo representa nuestro (ipottico circuito de control. !uede estar (ec(o con componentes lgicos discretos o con microcontroladores. *os nombres indicados '++*, ,-./, *0++**0,-./) son las siglas &ue representaban las distintas tecnologas delos circuitos lgicos. A continuacin indico las tensiones de trabajo de ellas. TTL: 5V CMOS: entre 5V y 15V LVTTL: 3,3V LVCMOS: 3,3V, 2,5V o 1,8VEl sistema &ue analizaremos funciona correctamente con todas las tecnologas citadas.Como fun!on" e# !ru!toEstado del circuito con tensin de control a 0 voltEl ejemplo ilustrado funciona de este modo1 cuando la salida del circuito de control es baja '20) lo ser tambin la base del transistor 'indicada en la %gura con la letra b)por lo tanto este no dejar pasar corriente entre emisorcolector 'indicados en la %gura como e c) para activar la bobina del rel 'en la %gura, la parte de los contactos del rel la (e (ec(o con color gris por&ue no es importante para la descripcin del funcionamiento. 3n anlisis detallado sobre lostipos de contactos de los relsde como usarlos lo pueden ver en mi gua "#ntroduccin a los rels".Circulacin de corriente en el circuito con tensin de control positiva,uando la salida del circuito de control es alta '40 por ejemplo), se supera la tensin de umbral de la base del transistor '2,50)por lo tanto, empieza a circular una corriente entre basemasa. Esta corriente lleva el transistor al estado de conduccin 'entre colectoremisor) cerrando el circuito de la bobina del relpor lo tanto activndolo.Diseo que ejemplifica el transistor comosi fuese un interruptor a masa controladoEn realidad la electricidad es una corriente de electrones &ue circula desde el negativo (acia positivo como muestro en la %gura siguiente pero generalmente se representa como una corriente de positivo a negativo por&ue es ms claro e intuitivo.Circulacin "real" de electrones en el circuito (ver texto)!ara obtener una correcta activacin del rel es necesario &ue el transistor se encuentre "saturado", es decir, &ue permita pasar toda la corriente posible como si fuera un simple interruptor cerrado. !ara obtener esto, la corriente de la base debe ser su%cientemente grandecomo explicar cuando calcularemos el valor de la resistencia de base. /olo digo a(ora &ue los transistores no son idealesun poco detensin cae entre el colectorel emisor no obstante el estado de saturacin. 6e cual&uier manera, en los casos &ue estamos analizando, los valores son mu pe&ue7os '2,80 por ejemplo)podemos no considerarla.,omo (emos visto, basta una tensin superior de 2,50 en la base para &ue el transistor conduzca. !or lo tanto, este circuito puede ser usado con niveles lgicos de control de 980, 40, :,:0, 8,409,;0.,omo la tensin de control es independiente de la tensin con la &ue alimentamos el rel podemos trabajar con tensiones separadas para la parte de controlpara el rel. Esto es mu til por&ue nos da libertad de conectar distintos tipos de rel sin necesidad de modi%car la parte de control. Adems, podemos evitar interferencias generadaspor la bobina del rel sobre el circuito de control 'las bobinas generanpicos de tensin cuando son conmutadas &ue se propagan a travs de las lneas de alimentacin)Alimentacin separada del rel (!") # del circuito lo$ico (%")!odra parecer una complicacin deber usar dos tensiones de alimentacin diferentes, especialmente si trabajamos con circuitos pe&ue7os. En realidad existe una modalidad mu simple &ue o aplicoen mis proectos&ue consiste en obtener la tensin de alimentacin para la parte de control directamente de la fuente &ue alimenta el rel, a travs de un regulador como pueden observar en la %gura siguiente.Conexin para o&tener la alimentacin para el circuito l$ico desde los !"Como $rote%er e# tr"n&!&tor 'e #" e(tr")ten&!*n,uando a travs del transistor desactivamos el rel, interrumpiendo lacorriente &ue pasa por la bobina, el campo magntico presente en ella induce en la misma, por un breve momento, una tensin mu elevada de polaridad opuesta en sus terminales. Este pico de tensin conocido como "extra tensin de apertura" 'o "extra corriente de apertura") puede da7ar el transistor de control.!ara resolver este problema, la solucin ms simple es la de conectar en paralelo con la bobina un diodo recti%cador inversamente polarizado en modo tal &ue este absorba estos pico de tensin de polaridad opuesta. 'o 9$=22=?9$=224?9$=225).Circuito con diodo de proteccinA%re%"n'o un #e' !n'!"'or*os leds indicadores siempre son mu validos, no solo por motivos estticos sino por&ue nos permiten de veri%car "al vuelo" el funcionamiento del circuito. En el caso de nuestro rel, el lugar mejor donde colocarlo es en paralelo con la bobina agregando su respectiva resistencia en serie como pueden ver en la %gura.Circuito con diodo de proteccin # led indicador*os leds indicadores de :mm se iluminan bien con corrientes entre :mA92mA. !or lo tanto si trabajamos con 980 podemos usar una resistencia de 9,;@. ,on 40 podemos usar 9@.Corr!ente 'e #" +o+!n" y t!$o 'e tr"n&!&tor,omo dic(o anteriormente la gama de rels es inmensa, nosotros nosconcentraremos en los tipos ms comunes, con corrientes de conmutacin entre 9A92Atensin de alimentacin de la bobina de 40 o 980. !ara estos tipos de rels la corriente necesaria para activar la bobina es entre 82 mA922 mA en base a la potencia. /i lacorriente de la bobina no se encuentra indicada en la (oja tcnica podemos medirla directamente con un tester en corrienteusando una fuente de alimentacin para alimentarlo.Caracter'sticas de los transistores ()( usados para controlar rels* El +C,,- es el m.s adapto $racias a su elevada corriente de colector,on corrientes pe&ue7as, por debajo de los 922mA, podemos usar cual&uier tipo de transistor $!$ comn, por ejemplo el A,4=> o el A,4=; 'encapsulado +.BC8 o /.+B4=). /inceramente o pre%ero el A,::> 'igual encapsulado) por&ue tiene una buena ganancia 'DEE), es econmicoes capaz de controlar corrientes de (asta 522mA '2,5A)por lo tanto sirve para la maor parte de los rels comunes. .tro transistor indicado es el 8$8888, tambin con buena corriente de colector.Atencin con este modelo por&ue existen distintos encapsulados '+.B9;, +.BC8A) en base al fabricantelos terminales cambian. /i necesitan ms corriente todava, pueden usar el A69:> o A69:C paracorrientes de 9,4A. Es diferente el encapsulado '+.B985)permite deagregar cmodamente un disipador./tros dos modelos para controlar rels*El +D,0 puede entre$ar corriente 1asta 2%A # puede serusado con rels mu# $randes/i la tensin de trabajo de la bobina es baja, por ejemplo 40, la corriente &ue el rel necesitar ser maor mientras &ue con tensiones ms altas como 980 o ms aun, la corriente ser muc(o menor. 0ale la siguiente regla1 maor es la tensin de trabajo de la bobina, menor ser la corriente necesaria para activarla. !or ejemplo, un rel de 8=0 con la misma capacidad de conmutacin de uno de 980 necesitar una corriente aproximadamente de la mitad respecto al de 980. !or el contrario, un rel de 40 necesitar ms del doble de la corriente respecto al de 980.@ mientras &ue bajo (asta :,:@ con rels ms grandes o cuando no se bien &ue tensin decontrol vo a usar.L" re&!&ten!" " m"&"Aun&ue si no es imprescindible, es una buena costumbre agregar una resistencia entre la base del transistormasa como se ve en la %gura. /irve fundamentalmente para evitar &ue el transistor pueda activar en modo errtico el rel si nuestra entrada de control se encuentra en un estado inde%nido. Esta situacin se puede crear cuando un microcontrolador est en fase de inicializacinsus salidas no se encuentran todava mapeadas ' por lo tanto en alta impedancia). -e explico mejor. ,uando encendemos un e&uipo con un microcontrolador, este empieza a ejecutar el programa &ue se encuentra grabado en su memoria 'en ergo se llama %rmHare). *a primera parte de este programa con%gura todas las partes internas del micro para su funcionamiento. En este trabajo de con%guracin, elprograma debe indicar cuales son las patitas 'pins) &ue sern usadas como entradascuales como salidas. Dasta &ue no termina, estos pins se encuentran "desconectados"por lo tanto la base de nuestro transistor tambin lo ser. Esto puede provocar activaciones errticasdel rel. ,on una resistencia a masa logramos garantizar &ue la base del transistor se encuentra siempre con un nivel de tensin bien de%nido. /u valor no es crtico pero conviene &ue sea bastante grandepara no alterar el clculo de la resistencia de base. !odemos usar valores de =>@ o 922@ por ejemplo.Circuito final completo 0!"%r"m" $!t*r!o e !ru!to !m$re&o 'e un m*'u#o un!1er&"# on re#/Ejemplo de un mdulo de control universal para rel con diseo del circuito impreso!ara terminar les muestro una vista pictricael correspondiente circuito impreso de un mdulo universal con rel en el cual usamos todo los visto a lo largo de esta gua . El mismo puede ser conectado a cual&uier salida de una tarjeta con microcontrolador 'Arduino, Iaspberr !# u otras). ,omo pueden ver, la resistencia de entrada es de :,:@ para poder usarlo con circuito lgicos &ue trabajan con tensiones de 40 pero tambin con tensiones de :,:0 como por ejemplo la Iaspberr !#.