รีเลย์สัญญาณ – ทำความเข้าใจพื้นฐาน

รีเลย์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีค่า มีมาตั้งแต่ปี 1835 แม้จะอายุมากแล้ว แต่พวกเขายังคงมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ ช่วยให้สามารถควบคุมวงจรได้จากระยะไกล ทำให้มีประโยชน์ในการใช้งานอย่างแพร่หลาย แม้แต่คอมพิวเตอร์ในยุคแรก ๆ ก็ถูกสร้างขึ้นโดยใช้รีเลย์จำนวนมากสำหรับฟังก์ชันลอจิกบูลีน หมวดหมู่ย่อยที่สำคัญประเภทหนึ่งของ รีเลย์ เป็นรีเลย์สัญญาณที่มีการใช้งานเฉพาะและมักมีบทบาทสำคัญในการสื่อสาร บทความนี้จะให้ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับรีเลย์สัญญาณ รวมถึงความแตกต่างของรีเลย์เมื่อเทียบกับรีเลย์อื่นๆ เกณฑ์การเลือกคีย์ และอื่นๆ

พื้นฐานการถ่ายทอดสัญญาณ

รีเลย์สัญญาณ เป็นสวิตช์เครื่องกลไฟฟ้าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร ทำงานโดยใช้แรงแม่เหล็กที่ผลิตโดยกระแสควบคุมที่ไหลผ่านขดลวดใกล้กับหน้าสัมผัส เพื่อเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวภายในหรือหน้าสัมผัสระหว่างตำแหน่งเปิดและปิด สิ่งนี้ทำให้สัญญาณขนาดเล็กสามารถควบคุมสัญญาณที่ใหญ่กว่าได้ พวกเขาคล้ายกับ พาวเวอร์รีเลย์ แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการกับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าต่ำ โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 2 แอมป์ และสลับสัญญาณพลังงานต่ำที่มีพิกัดแรงดันไฟฟ้าโดยทั่วไประหว่าง 5 V_DC ถึง 30 V_DC ด้วยเหตุนี้จึงเรียกอีกอย่างว่า "รีเลย์สัญญาณต่ำ"

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น รีเลย์สัญญาณเป็นประเภทรีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่เหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานแรงดันและกระแสไฟฟ้าต่ำ โดยมีหน้าสัมผัสที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับพลังงานต่ำ แม้ว่ารีเลย์กำลังไฟซึ่งสามารถรองรับกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าได้ อาจประหยัดกว่าสำหรับบางแอพพลิเคชั่น แต่ก็สามารถทำให้สัญญาณพลังงานต่ำในวงจรเสียงหรือวิดีโอเสียหายได้ ทำให้รีเลย์สัญญาณเป็นทางเลือกที่เหมาะสมกว่า รีเลย์สัญญาณมาในแพ็คเกจขนาดเล็ก เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งบนบอร์ดและให้เวลาในการสลับที่เร็วขึ้น โดยปกติแล้วจะมีราคาถูกกว่าโซลิดสเตตรีเลย์และไม่ได้รับผลกระทบจากแรงดันหรือกระแสไฟฟ้าชั่วคราว หรือไวต่อ EMI/RFI เนื่องจากการจัดการพลังงานที่น้อย พวกเขายังสร้างความร้อนน้อยกว่าโซลิดสเตตรีเลย์ ดังนั้น จึงไม่จำเป็นต้องใช้โซลูชันการจัดการระบายความร้อนในวงจร

รูปที่ 1: การเปรียบเทียบพื้นฐานของรีเลย์ระดับต่ำและระดับสูง (แหล่งที่มารูปภาพ: Same Sky)

ประโยชน์ของการถ่ายทอดสัญญาณ

รีเลย์สัญญาณ เช่นเดียวกับรีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าอื่น ๆ มีประโยชน์มากมายในโครงการ ได้แก่:

• ความเรียบง่ายในการออกแบบ
• การแยกทางไฟฟ้า
• การทำงานที่แข็งแกร่ง
• ประหยัดค่าใช้จ่ายในการเดินสายทางไกล
• ตัวเลือกบรรจุภัณฑ์และคุณสมบัติที่หลากหลาย
• ภูมิคุ้มกันต่อ EMI / RFI

เมื่อจับคู่อย่างเหมาะสมกับความต้องการพลังงานของวงจร รีเลย์สัญญาณยังมีข้อดีเพิ่มเติม เช่น:

• ใช้งานง่าย
• ขนาดเล็ก
• ราคาไม่แพง
• ความต้านทานต่อแรงกระแทกทางกล
• ฉนวนสูงระหว่างขดลวดภายในและหน้าสัมผัส

ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญและการเลือกรีเลย์สัญญาณ

เมื่อเลือกรุ่นรีเลย์สัญญาณสำหรับการออกแบบ มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณา ได้แก่:

• อัตราแรงดันไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่รีเลย์สามารถสลับได้ โดยทั่วไปจะวัดเป็น V_DC หรือ V_AC
• ระดับกระแส: กระแสสูงสุดที่รีเลย์สามารถสลับได้ วัดเป็นแอมป์
• ความต้านทานหน้าสัมผัส: ความต้านทานวัดเป็นโอห์มเพิ่มลงในวงจรโหลด
• แรงดันคอยล์: แรงดันไฟฟ้าควบคุมที่กำหนดสำหรับขดลวดรีเลย์
• กระแสคอยล์: กระแสไฟฟ้าที่กำหนดที่ขดลวดใช้กับแรงดันไฟฟ้าของขดลวดที่กำหนด
• รูปแบบหน้าสัมผัส: การกำหนดค่าสวิตช์ของรีเลย์ (จำนวนขั้วและการกำหนดค่าปกติเปิดหรือปิดตามปกติ) ตัวอย่างเช่น SPDT (1 Form C) และ DPDT (2 Form C)
• ระดับกระแส: ค่ากระแสและแรงดันสำหรับประสิทธิภาพของรีเลย์ที่รับประกัน ตัวอย่างเช่น โดยทั่วไปจะแสดงเป็น 1 A @ 30 V_DC
• เวลาสวิตชิ่ง: ความเร็วในการทำงานของรีเลย์ตั้งแต่เมื่อใช้กระแสควบคุมจนถึงเมื่อหน้าสัมผัสปิด หรือในทางกลับกัน
• ประเภทการติดตั้ง: วิธีการติดตั้งการใช้งาน โดยปกติจะเป็นรูหรือยึดพื้นผิวบนบอร์ดพีซี
• ความเป็นฉนวน: แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่รีเลย์สามารถทนได้โดยไม่มีความเสียหายในช่วงเวลาที่กำหนด
• อุณหภูมิในการทำงาน: ช่วงอุณหภูมิที่กำหนดที่รีเลย์สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยและประสบความสำเร็จโดยไม่เสื่อมสภาพ

เมื่อคำนึงถึงรายการข้างต้นแล้ว วิศวกรสามารถเริ่มกระบวนการเลือกรีเลย์สัญญาณสำหรับโครงการได้ ในการเริ่มต้น ให้กำหนดพิกัดแรงดันและกระแสที่ต้องการตามโหลดสวิตชิ่งสูงสุดของวงจร โปรดทราบว่าโดยปกติแล้วรีเลย์สัญญาณจะสลับ 2 A หรือน้อยกว่า

ถัดไป ระบุแรงดันไฟฟ้าและประเภทการควบคุมที่ต้องการ ไม่ว่าจะเป็น ac หรือ dc และระบุจำนวนขั้ว/วงจรที่จะสลับ นอกจากนี้ การจัดเรียงวงจร/สวิตชิ่งจำเป็นต้องเปิดตามปกติ (NO) หรือปิดตามปกติ (NC) หรือไม่

สุดท้าย ให้พิจารณาวิธีการติดตั้งอุปกรณ์ในวงจร เช่น แผงยึด รางปีกนก ติดตั้งบนพื้นผิว หรือผ่านรู ด้วยการกำหนดพารามิเตอร์เฉพาะที่ต้องการ ทำให้สามารถระบุรีเลย์ที่ตรงกับความต้องการของระบบได้โดยไม่ต้องระบุมากเกินไป

รูปที่ 2: ขั้นตอนทั่วไปในการเลือกรีเลย์สัญญาณ (แหล่งรูปภาพ: Same Sky)

การประยุกต์ใช้การถ่ายทอดสัญญาณ

รีเลย์สัญญาณ เนื่องจากมีความสามารถในการเปลี่ยนพลังงานต่ำ จึงถูกนำไปใช้งานที่หลากหลาย ทั้งสำหรับผู้บริโภคและเชิงพาณิชย์ เป็นโซลูชันที่มีประสิทธิภาพสำหรับอุปกรณ์เครือข่ายที่ต้องการสัญญาณทางไกลที่มีแรงดันและกระแสไฟฟ้าสูงกว่าที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่สามารถจัดการได้ รีเลย์สัญญาณยังมีประโยชน์ในแอปพลิเคชันที่ตอบสนองอย่างรวดเร็วซึ่งไม่ต้องการพลังงานมากเท่ากับรีเลย์กำลัง นอกจากนี้ ในสถานการณ์ประจำวัน เช่น บ้านและที่ทำงาน เทอร์โมสตัทจะทำงานที่แรงดันและกระแสไฟฟ้าต่ำ แต่ต้องส่งสัญญาณไปยังเตาเผาหรือเครื่องปรับอากาศ (AC) รีเลย์สัญญาณสามารถรับสัญญาณควบคุมขนาดเล็กกำลังไฟต่ำและใช้เพื่อส่งข้อความไปยังเครื่องทำความร้อนหรือหน่วย AC เพื่อให้ดำเนินการได้อย่างเหมาะสม

สรุป

เนื่องจากระบบอิเล็กทรอนิกส์มีความก้าวหน้ามากขึ้น ความจำเป็นในการแยกไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ระหว่างสัญญาณสวิตชิ่งและสัญญาณสวิตชิ่งจึงเกิดขึ้นบ่อยครั้ง รีเลย์สัญญาณเป็นโซลูชันสำหรับการควบคุมกระแสและแรงดันไฟฟ้าอย่างปลอดภัยจากระยะไกล

อุปกรณ์เหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์และระบบสำหรับผู้บริโภคและอุตสาหกรรมที่หลากหลายเพื่อเปลี่ยนพลังงานในวงจรประเภทต่าง ๆ หลังจากระบุความต้องการของการออกแบบแล้ว อุปกรณ์ CUI นำเสนอรีเลย์สัญญาณที่หลากหลายเพื่อตอบสนองความต้องการการสลับกระแสไฟฟ้าระดับต่ำของวิศวกร