Un relé de estado sólido, o SSR (Solid State Relay), es un dispositivo que sirve para lo mismo que un relé convencional, pero tiene algunas ventajas frente a éste como podrás comprobar en este artículo. Si no recuerdas bien qué es un relé o para qué sirve, también puedes ver más información en este otro artículo.
Una vez dicho esto, vamos a ver todo lo que debes conocer sobre este dispositivo de electrónica:
¿Qué es un relé electromecánico?
Un relé electromagnético, a menudo llamado simplemente relé, es un dispositivo electromecánico que se utiliza para controlar un circuito eléctrico mediante el uso de una bobina electromagnética. Básicamente es un interruptor que se acciona mediante la aplicación o retirada de una corriente eléctrica en la bobina del relé. Cuando la bobina se energiza, crea un campo magnético que atrae o repele una palanca o interruptor dentro del relé, abriendo o cerrando los contactos eléctricos, según sean NC o NA, como vimos en el otro artículo que te recomiendo leer al principio.
Estos relés se utilizan en una variedad de aplicaciones para realizar funciones como la conmutación de circuitos eléctricos de alta potencia o aislamiento eléctrico entre dos circuitos que trabajan con distinto tipo de corriente, como los de CC y CA. Son particularmente útiles en situaciones en las que se necesita controlar un circuito de manera remota o cuando se desea aislar un circuito de control de uno de mayor potencia. Los relés pueden encontrarse en una amplia gama de dispositivos y sistemas, desde electrodomésticos y equipos industriales hasta sistemas de control y automatización.
¿Qué es un relé de estado sólido?
Un relé de estado sólido es un dispositivo de conmutación electrónico que permite el flujo de corriente eléctrica cuando se aplica una pequeña corriente a sus terminales de control, o lo impide cuando no se aplica corriente alguna. Es decir, en este sentido es muy similar al funcionamiento del relé convencional.
Estos relés de estado sólido incluyen un sensor que responde a una señal de control, un interruptor electrónico de estado sólido que gestiona el circuito de carga y un mecanismo de acoplamiento que activa dicho interruptor sin la necesidad de componentes mecánicos móviles, como en el caso del electromagnético. Por otro lado, estos relés pueden ser diseñados para conmutar corriente tanto CA como CC.
Para que esto sea posible sin partes móviles, se emplean semiconductores de potencia, como tiristores y transistores, para controlar corrientes de hasta más de 100 amperios de intensidad. Además, al ser de estado sólido, se caracterizan por su capacidad para conmutar a velocidades muy altas, en el orden de milisegundos, en comparación con los relés electromecánicos, y no presentan contactos mecánicos que se desgasten con el tiempo. No obstante, no todo son ventajas, como veremos más adelante.
Para el aislamiento eléctrico entre los dos circuitos, la señal de control se acopla al circuito de control, y la mayoría de los SSR utilizan acoplamiento óptico. Esto implica que el voltaje de control activa un LED interno que ilumina y activa un diodo fotosensible (fotovoltaico), lo que, a su vez, controla el TRIAC (usado en CA), SCR o MOSFET (suele haber uno o varios en paralelo para CC) para conmutar y pasar de abierto a cerrado o viceversa…
Ventajas y desventajas del relé de estado sólido
Como puedes imaginar, el relé de estado sólido tiene ventajas frente a un relé electromecánico, como:
- Menor tamaño.
- Funcionamiento a baja tensión, con activación posible desde 1,5V o menos.
- Al no incluir partes móviles, es totalmente silencioso.
- Son más rápidos que los magnéticos, ya que tienen tiempos de respuesta de milisegundos.
- Al no tener piezas mecánicas que se desgasten ni contactos que se deterioren a altas corrientes, estos relés son más fiables y duraderos.
- La resistencia de salida permanece constante independientemente del uso.
- Conexiones sin rebotes, evitando fluctuaciones en la conmutación de los contactos.
- No producen chispas o arcos eléctricos que puedan ser peligrosos en entornos inflamables.
- Más resistente a golpes, vibraciones, etc., ya que no tiene piezas móviles que se puedan romper.
- No emiten ondas electromagnéticas que puedan causar interferencias en otros dispositivos.
Como todo, también tienen sus desventajas, como:
- Emiten calor por la resistencia, lo que significa pérdidas.
- La polaridad de la salida puede afectar a los relés de estado sólido, algo que no ocurre en los electromecánicos.
- Debido a su capacidad de conmutación significativamente más rápida, los relés de estado sólido pueden experimentar falsas conmutaciones como resultado de cargas transitorias.
- Tienden a permanecer en circuito cerrado en caso de fallo, mientras que los relés electromecánicos tienden a quedar en estado abierto. Esto puede ser positivo para algunas aplicaciones, aunque no para todas…
Aplicaciones
Los relés de estado sólido (SSR) se pueden utilizar en multitud de aplicaciones, como:
- Control de carga tanto en CC como en CA, para control de calentadores eléctricos, iluminación, motores, electrodomésticos, calefacción, refrigeración, bombas de agua para riego, etc. Por ejemplo, se pueden usar en un circuito que active un ventilador si la temperatura sube a ciertos grados, usando un sensor de temperatura.
- Automatización industrial. Gracias a que son interruptores controlados por corriente, se pueden usar en sistemas de control industrial para la automatización de maquinaria y procesos.
- Equipos médicos como máquinas de resonancia magnética, equipos de análisis clínico y sistemas de terapia física para controlar la energía y los dispositivos de estos equipos.
- Control de carga resistiva y reactiva. Los relés de estado sólido son útiles en aplicaciones donde se necesita conmutar cargas resistivas (como calentadores) y cargas reactivas (como motores) debido a su capacidad para manejar una amplia variedad de tipos de carga.
- Sistemas de transporte, como en aplicaciones ferroviarias y de transporte público, los SSR se utilizan para controlar señales, iluminación y sistemas de control de tráfico.
- Otros…
¿Dónde comprar un relé de estado sólido?
Si quieres comprar un relé de estado sólido, puedes comprarlo por muy poco en tiendas especializadas o en plataformas de venta online como Amazon:
Usar el relé de estados sólido con Arduino
Para usar un relé de estado sólido con Arduino, la conexión es muy sencilla, especialmente si usas un módulo SSR. Para conectar este relé a la placa Arduino, tienes que realizar las siguientes conexiones:
- DC+: esta entrada del relé va conectada a la conexión de 5v de la placa Arduino.
- DC-: esta otra entrada del relé se conecta a la conexión GND o tierra de la placa Arduino.
- CH1: si es un relé de estado sólido de un solo canal, como el que vamos a poner de ejemplo, esta entrada del relé se conectará a una salida digital de Arduino para su control, por ejemplo, la D9.
- NO/C: son las salidas del relé de estado sólido que irán conectadas al aparato que queremos controlar. Por ejemplo, a una bombilla. Ten en cuenta el datasheet del relé que compres, y los límites impuesto. Por ejemplo, algunos solo toleran una carga de 250V de corriente alterna e intensidad máxima de 2A, asegúrate de no sobrepasarla…
Una vez dicho esto, ahora vamos a ver cómo se programaría, usando este simple sketch de ejemplo:
const int pin = 9; //Pin de control del relé en el que lo hayas conectado, en este caso D9.
void setup()
{
Serial.begin(9600); //Iniciar puerto serie
pinMode(pin, OUTPUT); //Definir pin D9 como salida para el envío de señal.
}
void loop()
{
digitalWrite(pin, HIGH); // Poner el D9 en estado alto para activar el relé
delay(5000); // Esperar 5 segundos
digitalWrite(pin, LOW); // Poner el D9 en estado bajo, para desactivar.
delay(5000); // Esperar 5 segundos
}
Como ves, es un código muy sencillo, para que puedas modificarlo y aprender a usar el relé. En este caso simplemente hemos creado un loop o bucle para que el relé esté constantemente pasando de un estado a otro…