Relé

A relé, vagy más néven jelfogó az elektronika egyik alapalkatrésze, bizonyos típusait mágneskapcsolónak is nevezik. A hétköznapi élet számos területén van jelen, ám lehet, hogy észre sem vesszük, ahogy segíti az életünket. A relé lehetővé teszi, hogy egy áramkör ki- vagy bekapcsolásával egy másik áramkört vezéreljünk. Ez többek között lehetőséget ad arra, hogy nagyteljesítményű elektromos berendezéseket ki- vagy bekapcsoljunk anélkül, hogy a kapcsolóhoz vezetnénk az életveszélyesen nagy feszültségű vezetékeket. Relékből bonyolult logikai áramkörök is építhetők, a félvezető technológia megjelenése előtt a korai számítógépek is használtak reléket logikai műveletek elvégzésére.

A legegyszerűbb relék elektromechanikus elven működnek, és legfontosabb alkatrészük egy elektromágnes. Ez feltekercselt vezetékből és vasmagból áll. Ha a vezetéken elektromos áram folyik át, akkor a tekercs mágnesként viselkedik. Az áram erősségével és irányával szabályozható a kialakuló mágneses tér erőssége és iránya.

A relé működtetésekor a vezérlő áramot az elektromágnesbe vezetjük, ennek hatására az magához vonz egy vas fegyverzetet, az pedig egy mechanikus kapcsolót működtet. A kapcsoló vagy összenyom két érintkezőt, így záródik a vezérelt áramkör (Normally open - NO), ellentétes működés esetén a kapcsoló éppen hogy megszakítja a vezérelt áramkört (Normally closed - NC).

A fenti két típus kombinálásával bonyolultabb relék is létrehozhatók.

A relék működésében zavart okozhat, ha kapcsoláskor az érintkezők között szikrakisülés jön létre, vagy ha szintén kapcsoláskor áramingadozás keletkezik. Ezért a reléket gyakran kiegészítik olyan alkatrészekkel is, amelyek ezeket a hatásokat csökkentik.

A kismegszakító a háztartások elengedhetetlen tartozéka, feladata megszakítani az elektromos hálózatot, vagy annak egy részét, ha ott túl nagy áram folyik át. A kismegszakító egy speciálisan kialakított relé. Ha kismegszakítóval nem látnánk el a hálózatokat, akkor a túláram hőhatása tönkretehetné a vezetékeket, sőt tűz is keletkezhetne. A kismegszakítót az esetleges lekapcsolás (és a túláram okának megszüntetése) után kézzel lehet újra felkapcsolni.

A Fi-relé hasonló szerepet tölt be, mint a kismegszakító, de nem túláramtól védi a hálózatot, hanem a kóboráramok létrejöttét akadályozza meg. A kóboráramok azt jelzik, hogy a hálózat szigetelése nem tökéletes, ezért áramütés veszélye áll fenn.

Hibátlan hálózat esetén a nullvezetéken és a fázisvezetékeken folyó áramerősségek különbsége nulla, vagyis amennyi töltés beérkezik, annyi is megy ki. Ha valahol a földelés felé töltések szivárognak, akkor ez az egyensúly megbomlik, ilyenkor kapcsolja ki a hálózatot a Fi-relé. A Fi-relé az indukció jelenségét használja ki, amely szintén az elektromágnesesség körébe tartozik. Lényege az, hogy ha egy tekercs környezetében megváltozik a mágneses tér, akkor a tekercsben feszültség indukálódik. Ha a hálózat tápvezetékeit egyetlen tekercs gyűrűjén vezetjük át, akkor hibátlan működés esetén a tekercsben nem indukálódik áram, míg töltésszivárgás esetén áram indukálódik. Ezzel az indukált árammal vezérelve egy relét megszakíthatjuk az áramkört.

A mai számítógépek logikai áramkörei tranzisztorok millióiból állnak. Korábban elektroncsövekből, még korábban pedig relékből építettek hasonló áramköröket. Az elektromechanikus relék jóval nagyobbak a tranzisztoroknál, és kapcsolási sebességük is lassú, ám ma is használatban vannak sok helyen, mivel egyszerűbb áramkörökben a kiépítésük olcsóbb, és működésük bizonyos körülmények között megbízhatóbb. Például jobban ellenállnak a radioaktív sugárzásoknak. Relék sokaságából olyan áramkörök építhetők, amelyek összetett műveleteket hajtanak végre bonyolult logikai kapcsolatokat követve, például eldöntik, hogy bekapcsoljon-e egy riasztórendszer az érzékelők jelei alapján. De matematikai műveleteket is végrehajthatnak kettes számrendszerben, majd ezek eredményeit megjeleníthetik elektromechanikus kijelzőkön.

A legalapvetőbb logikai műveletek a következők:

1) "ÉS" Egy "ÉS" kapu akkor nyit, ha mindkét mindkét bemenetén jelet érzékel. Ezt két relé sorba kötésével tudjuk megvalósítani.

2) "VAGY" Egy "VAGY" kapu akkor nyit, ha legalább az egyik bemenetén jelet érzékel. Ezt két relé párhuzamos kötésével tudjuk megoldani.

3) "TAGADÁS" Ez a művelet ellentétesre állítja a jelet, ez egyetlen NC relé segítségével megvalósítható.

4) "KIZÁRÓ VAGY" Egy "KIZÁRÓ VAGY" más néven "XOR" kapu akkor nyit, ha pontosan egy bemenetén érzékel jelet, ha mindkettőn, akkor lezár. Ezt kettő darab SPDT relé segítségével valósíthatjuk meg.