Relé de 5 pinos

O que é um relé de 5 pinos?

Um relé de 5 pinos é um dispositivo de controle eletrônico com cinco pinos, amplamente utilizado no controle de comutação de vários circuitos eletrônicos. Os cinco pinos correspondem a diferentes conexões elétricas, e o controle liga-desliga do circuito é realizado por meio do princípio eletromagnético.

1.Estrutura

Núcleo de ferro: Como componente central do sistema eletromagnético, ele é responsável por conduzir e concentrar as linhas de força magnéticas.
Sistema de contato: contém contatos dinâmicos e estáticos, responsáveis pelo controle liga-desliga do circuito principal.
Bobina eletromagnética: gera força eletromagnética depois de energizado e aciona a ação do contato.
Carcaça: fornece proteção mecânica e isolamento elétrico

2.Tipos

De acordo com a configuração do contato, podem ser divididos em
Tipo de contato único: um conjunto de contatos normalmente abertos ou normalmente fechados.
Tipo de contato duplo: incluindo dois conjuntos de contatos normalmente abertos e normalmente fechados.
Tipo de múltiplos contatos: adequado para cenários de controle complexos.
Em aplicações práticas, é necessário selecionar o modelo de relé adequado de acordo com as características da carga (corrente/tensão), os parâmetros do sinal de controle, o espaço de instalação e outros fatores. Requisitos especiais, como resistência à vibração e vedação, também devem ser considerados para condições especiais de trabalho.

Pinagem e funções do relé de 5 pinos explicadas

Um relé de 5 pinos normalmente tem cinco terminais rotulados 30, 85, 86, 87e 87aCada um deles tem uma função elétrica específica, como segue:

Pino	Função	Conexão típica
30	Entrada de energia principalconectado diretamente à bateria ou à fonte de alimentação com fusível	Alimentação principal do veículo (+12V/24V)
85	Entrada de energia do circuito de controlerecebe sinal de um interruptor ou módulo de controle	Conectado a uma chave de controle (por exemplo, chave de ignição, sinal da ECU)
86	Terra do circuito de controlecompleta o circuito da bobina com o pino 85	Conectado ao aterramento do veículo (chassi)
87	Contato normalmente fechado (NC), conectado a 30 quando o relé é desenergizado e abre quando é energizado	Conecta-se a uma carga ativa padrão
87a	Contato normalmente aberto (NA), desconectado de 30 quando desenergizado, e fecha quando energizado	Conecta-se a uma carga que é ativada somente quando alimentada

Lógica de operação

• Estado desenergizado (bobina não alimentada):

• 30 ↔ 87 fechado (NC)
• 30 ↔ 87a aberto (NO)

• Estado energizado (85-86 alimentado, ativado por bobina):

• 30 ↔ 87 abre
• 30 ↔ 87a fecha

Esse design permite que o Relé de 5 pinos para executar comutação de circuitos (por exemplo, faróis, controle do ventilador) e, ao mesmo tempo, oferece suporte a comutação de carga dupla (por exemplo, ventiladores de alta/baixa velocidade, avanço/retrocesso do motor, etc.).

Vantagens e desvantagens dos relés de 5 pinos

1. principais vantagens

• Capacidade de controle de múltiplos circuitos

• Pode controlar vários circuitos independentes simultaneamente para operações de comutação complexas
• Suporta as configurações de contato Normalmente Aberto (NO) e Normalmente Fechado (NC)

• Alta capacidade de carga

• Manuseio típico de carga: 10-40A, adequado para dispositivos de alta potência
• Compatível com vários níveis de tensão (12V/24V/220V CA/CC)

• Ampla gama de aplicações

• Sistemas de controle de automação industrial
• Eletrônicos automotivos (por exemplo, faróis, ventiladores de arrefecimento)
• Controle de dispositivos domésticos inteligentes
• Equipamento de proteção do sistema de energia

2. principais desvantagens

• Maior complexidade de fiação

• Requer a identificação correta de todos os 5 terminais (30/85/86/87/87a)
• A fiação incorreta pode causar falha no relé ou danos ao equipamento
• Frequentemente requer referência a diagramas de fiação

• Considerações sobre custos

• O custo unitário é de 2 a 5 vezes maior do que o dos interruptores simples
• Despesas adicionais com fiação para integração do sistema
• Preço significativamente mais alto para modelos de alta corrente

• Outras limitações

• Os contatos mecânicos têm vida útil limitada (~100.000 operações)
• Gera interferência eletromagnética durante a comutação
• Mais volumosos do que os relés de estado sólido

3.Recomendações de uso

Ideal para o controle confiável de cargas de potência média a alta. Para aplicações de controle simples de baixa potência, soluções mais econômicas podem ser preferíveis. A instalação profissional deve usar terminais claramente identificados com isolamento adequado.

Princípio de funcionamento de um relé de 5 pinos

Um relé de 5 pinos opera por meio de uma ação de comutação eletromagnética, seguindo esta sequência:

• Estado padrão (desenergizado)

• A armadura interna do relé é mantida por uma mola
• O terminal 30 conecta-se ao 87 (Circuito normalmente fechado)
• O terminal 30 se desconecta de 87a (Circuito normalmente aberto)

• Ativação (bobina energizada)

• Quando a energia é aplicada nos pinos 85 (+) e 86 (-):
• A bobina do eletroímã gera um campo magnético
• A força magnética supera a tensão da mola
• A armadura se move fisicamente, causando:
  • 30 desconexões de 87 (O circuito NF abre)
  • 30 conecta-se ao 87a (O circuito NÃO fecha)

• Desativação (bobina desenergizada)

• Quando a energia é removida da bobina:
• O campo magnético entra em colapso instantaneamente
• A mola retorna a armadura para a posição padrão
• Todos os contatos voltam ao seu estado original

Principais características:

• Comutação rápida: Tempo de resposta típico de 5 a 15 ms
• Clique audível: O movimento mecânico produz um som característico
• Controle isolado: O circuito da bobina de baixa potência (normalmente 12V/24V CC) controla o circuito de carga de alta potência (até 40A)

Guia de conexão de relé de 5 pinos (procedimento de instalação segura)

1. Preparação para a segurança

• Isolamento de energia: Verifique se todas as fontes de alimentação estão desconectadas usando um multímetro
• Preparação de ferramentas: Prepare ferramentas isoladas (lâmpada de teste de 12V, decapadores de fios)
• Inspeção do relé: Verifique as especificações do relé (tensão/corrente da bobina, classificação do contato)

2.Procedimento de fiação padrão

Ponto de conexão	Especificação da fiação
Pino 30	Connect to fused power source (max current ≤ relay rating)
Pino 85	Link para a saída do interruptor de controle (disparo positivo)
Pino 86	Route to reliable ground point (resistance <0.5Ω)
Pino 87	Fio para dispositivo de carga NF (normalmente fechado)
Pino 87a	Conecte ao dispositivo de carga NO (Normalmente Aberto)

3.Medidas de proteção aprimoradas

• Proteção contra sobrecorrente: Instale um fusível de sopro rápido (125% da corrente de carga) no pino 30
• Supressão de tensão: Adicione um diodo flyback (1N4007) nos pinos da bobina (85-86)
• Proteção de contato: Parallel RC snubber circuit (100Ω + 0.1μF) for inductive loads

4.Verificação e teste

• Verificação de pré-energização:

• Continuity test between 30-87 (should show 0Ω)
• Open circuit between 30-87a (should show ∞Ω)

• Teste operacional:

• Aplique a tensão de controle (meça a corrente da bobina 40-100mA tipicamente)
• Verifique a transição do contato (clique audível em 20 ms)
• Medição da corrente de carga (deve corresponder às especificações do dispositivo)

Dicas profissionais:

• Para aplicações automotivas: Use um soquete de relé com classificação IP67
• Ambientes com alta vibração:Aplique trava-roscas nos parafusos dos terminais
• Sistemas críticos:Implementar configuração de relé redundante

Como testar um relé de 5 pinos

O método de medição do estado bom ou ruim do relé de cinco pinos inclui principalmente as seguintes etapas:

1. Identifique os pinos

Primeiro, é necessário identificar os dois pinos da bobina e os três pinos de contato do relé de cinco pinos. Os pinos da bobina geralmente têm uma tensão alta (por exemplo, 12 V ou 24 V), enquanto os pinos de contato têm uma tensão relativamente baixa (faixa de 0 a 5 V).

2.Medição da resistência de contato

Usando a configuração de resistência de um multímetro, meça a resistência de cada contato em relação aos outros contatos e a si mesmo.Em circunstâncias normais, dois contatos quaisquer devem apresentar uma grande resistência entre eles, indicando que não formam um caminho. Se a resistência for baixa, pode haver um curto-circuito. Ao mesmo tempo, a resistência de um único contato por si só também deve ser grande, caso contrário, isso pode indicar que há um curto-circuito entre o contato e o invólucro do relé.

3.Detecção da tensão da bobina

Detecte a tensão nos pinos da bobina usando a engrenagem de tensão do multímetro.Se a tensão for detectada, a bobina está em boas condições; se não houver tensão, isso pode significar que a bobina está desconectada.

4.Teste funcional

Se todas as medições acima estiverem de acordo com o esperado, o relé poderá ser conectado ao circuito para testes funcionais adicionais, a fim de verificar se ele consegue engatar e soltar os contatos corretamente.
Preste atenção aos seguintes aspectos durante a medição:
Certifique-se de que a medição seja realizada em um estado desligado para evitar o perigo de choque elétrico.
Mantenha as duas mãos e a sonda do multímetro isoladas das partes metálicas do relé durante a medição.
Se forem encontradas condições anormais, como valor de resistência anormal, ausência de tensão, etc., o relé ou os circuitos relacionados devem ser verificados com mais atenção.

Aplicações de relés de 5 pinos em PCBA Design

1. Considerações sobre o layout

• Posicionamento estratégico:
• Posicione próximo à borda da placa para facilitar a manutenção
• Distância mínima de 5 mm dos circuitos analógicos sensíveis
• Orientação paralela aos traços de energia para minimizar a área de loop
• Gerenciamento térmico:
• Evite colocá-lo próximo a componentes que geram calor
• Fornecer alívio de cobre adequado para a dissipação de energia da bobina

2.Interconexão elétrica

• Roteamento de terminais:
• Largura de rastreamento de 30-40mil para caminhos de carga (10A+)
• Camadas separadas de roteamento de alta corrente (>5A) e de nível de sinal
• Implementar aterramento em estrela para terminais de bobina/comum
• Circuitos de proteção:
• Diodos TVS para comutação de cargas indutivas
• Supressão de ARC para contatos (redes RC/MOVs)

3.Implementação do circuito do driver

Tipo de MCU	Solução de driver	Ganho atual
STM32F1	MOSFET 2N7002	20:1
STM32H7	ULN2003 Darlington	50:1
ESP32	BSS138 FET de nível lógico	15:1

Notas de design:

• Include base/gate resistors (1-10kΩ)
• Implementar diodos flyback (1N4148 para <500mA)
• Fornecer desacoplamento do CI do driver (cerâmica de 100nF)

4.Técnicas de atenuação de EMI

• Soluções em nível de diretoria:
• Anéis de proteção ao redor da bobina do relé
• Empilhamento de quatro camadas com plano de aterramento dedicado
• Contas de ferrite nas linhas de alimentação da bobina
• Seleção de componentes:
• Opte por modelos de relés selados (série RT1)
• Prefira contatos banhados a ouro para uma comutação de baixo ruído
• Selecione variantes de baixa EMI com supressão integrada

5.Metodologia de correspondência de carga

Matriz de seleção:

Parâmetro	Padrão industrial	Grau automotivo	Grau de consumidor
Classificação de contato	10A@250VAC	15A@14VDC	5A@120VAC
Vida mecânica	100.000 operações	50.000 operações	10.000 operações
Temperatura de operação	-40°C~85°C	-40°C~125°C	0°C~70°C

Protocolo de validação:

1. Teste de corrente de inrush (10x nominal)
2. Medição de salto de contato (<5ms)
3. Imagem térmica com ciclo de trabalho de 100%

Verificação de projeto:

• Perform HALT testing (85°C/85%RH)
• Realizar varreduras de pré-conformidade EMC
• Validar as previsões de MTBF via MIL-HDBK-217F

Observação: para projetos de alta densidade, considere alternativas de relés SMD (por exemplo, série TQ2-L2) com pegadas compatíveis. Sempre faça uma revisão do projeto para fabricação (DFM) com seu montador de PCB.

5 Diretrizes de segurança para relés de pino

1.Princípios de correspondência de parâmetros elétricos

1. Compatibilidade de tensão:
   • Strictly verify coil rated voltage (±10% tolerance)
   • Especificações padrão: 12VDC/24VDC/220VAC
2. Capacidade atual:
   • A corrente de contato não deve exceder o valor nominal (recomenda-se uma redução de 80%)
   • Padrões de referência:
     • Carga resistiva: 100% do valor nominal
     • Carga indutiva:50% do valor nominal
3. Seleção da bitola do fio:Load CurrentMinimum CSARecommended AWG≤5A0.5mm²AWG205-10A1.0mm²AWG1810-20A2.5mm²AWG14

2.Padrões de instalação

1. Montagem mecânica:
   • Use a montagem em trilho DIN (em conformidade com a norma IEC60715)
   • Instale arruelas antivibração em ambientes de alta vibração
2. Isolamento elétrico:
   • Maintain ≥6mm spacing between high/low voltage terminals
   • Instalar luvas de isolamento em linhas de alta tensão
3. Gerenciamento térmico:
   • Provide ≥20mm clearance for heat dissipation
   • Maintain ≥15mm spacing between multiple relays

3.Operação e manutenção

1. Itens de inspeção periódica:
   • Monthly: Contact resistance measurement (≤100mΩ)
   • Quarterly: Coil insulation test (≥10MΩ)
   • Annually: Mechanical operation test (operating force ≤1.5N)
2. Procedimento de tratamento de falhas:

3. Controle ambiental:

• Faixa de umidade: 20%-85%RH (sem condensação)
• Proteção contra poeira: IP40 ou superior

4.Procedimentos de operação de segurança

1. Sequência de desligamento:
   1. Desconectar a energia da carga
   2. Verifique a desenergização com o testador de tensão
   3. Instale a etiqueta "Do Not Operate" (Não operar)
   4. Aguarde 5 minutos (descarga de carga capacitiva)
2. Precauções de desmontagem:
   • Use ferramentas seguras contra ESD
   • Remova os terminais de carga antes dos terminais de controle
   • Identifique todos os terminais (recomendamos documentação fotográfica)

5.Medidas de prevenção de falhas

1. Proteção de contato:
   • Cargas CC: Diodo de roda livre paralelo
   • AC loads: Install RC snubber circuit (0.1μF+100Ω)
2. Estratégias de extensão da vida:
   • Evite trocas frequentes (<10 operações/minuto)
   • Para cargas de alta corrente, recomende o contator de pré-conexão

Observação: de acordo com os padrões UL508, os relés industriais devem ser substituídos preventivamente a cada 50.000 operações ou 3 anos (o que ocorrer primeiro). Em sistemas de energia críticos, a configuração redundante deve ser implementada para atingir os requisitos de confiabilidade SIL2.

Escopo de aplicação do relé de 5 pinos

1. Projetos de automação residencial
   Em projetos de automação residencial, os relés de 5 pinos são comumente usados para comutar cargas de CA, como o controle de comutação de luzes, tomadas e outros dispositivos.
2. Controle industrial
   No controle industrial, os relés de 5 pinos são usados para controlar a partida e a parada de grandes equipamentos ou máquinas para garantir a operação normal e a segurança do equipamento.
3. Eletrônica automotiva
   Na eletrônica automotiva, os relés de 5 pinos são usados para controlar luzes indicadoras, levantadores de vidro etc. para melhorar a segurança e o conforto dos veículos.
4. Circuito de segurança
   Nos circuitos de segurança, os relés de 5 pinos são usados para desconectar a carga da fonte de alimentação em caso de mau funcionamento, garantindo a segurança do sistema.