Para hacer bien cualquier trabajo, necesitará las herramientas adecuadas para lograrlo. Pero en la vida, esa herramienta o componente correcto no siempre es evidente. Por ejemplo, si necesita clavar un clavo, un martillo funciona bastante bien. Pero para cortar una pieza de madera, puede utilizar una sierra de mesa, una sierra de inglete, una sierra de calar, una fresadora, una cuchilla, una cortadora láser o cualquier otro dispositivo. Todas cortan madera, pero algunas pueden funcionar mucho mejor que otras para tareas específicas.
El mundo de la ingeniería conoce bien esta lucha, y los transistores y relés son un ejemplo perfecto. En teoría, ambos dispositivos realizan el mismo trabajo (conectan y desconectan el flujo de corriente), pero utilizan métodos muy diferentes. Dependiendo de su experiencia y de su sector, puede optar por uno u otro, pero cada dispositivo tiene sus propias ventajas y desventajas. Para evaluar cuál será el mejor para su aplicación, es importante entender los detalles de las características de cada dispositivo.
Relés fiables
Los relés son una tecnología probada en el tiempo, y conectan a nivel físico los contactos como si usted mismo accionara un conmutador. En general, utilizan un electroimán conmutador pequeño de punto único para permitir que una pequeña señal eléctrica conmute tensiones mucho más altas.
Los relés se diferencian de los transistores en algunos aspectos fundamentales. Aquí están cinco de sus mayores diferencias:
- • Los relés manejan cargas de corriente y tensión mucho más altas.
- • Los relés pueden conmutar cargas sin depender del circuito interno del dispositivo.
- • Los relés pueden manejar cargas de corriente alterna (CA) o de corriente continua (CC).
- • Los relés no pierden corriente. Un relé está encendido o apagado en su totalidad.
- • Los relés experimentan una resistencia muy baja. Desde el punto de vista eléctrico, un relé cerrado es casi idéntico a un cable sin romper.
La mayoría de los relés cuentan con un contacto NA (normalmente abierto) y NC (normalmente cerrado), lo que permite cerrar el circuito cuando se aplica energía (NA) o abrir el circuito (NC). Puede utilizar de forma simultánea NA y NC, si es necesario.
Los relés emiten un chasquido audible cuando se encienden o se apagan. Esto tiene sus ventajas, pero puede presentar una desventaja cuando el ruido es un problema. Algunos relés permiten observar de manera visual su estado. Otros cuentan con un botón de derivación/prueba o un conmutador para accionar el relé de forma manual.
La conmutación es mucho más lenta que en el caso de los transistores, y los contactos pueden "rebotar", dando lugar a una señal que se enciende y apaga de manera momentánea al accionar el conmutador.
Los relés también consumen una cantidad más o menos grande de corriente en el estado de encendido. Existen relés de enclavamiento que solo necesitan energía para encenderse y apagarse.
Por último, los relés suelen ser mucho más grandes que los transistores y son dispositivos electromagnéticos, por lo que pueden causar interferencias de flujo electromagnético (EMF).
Transistores: velocidad y simplicidad
Transistores permiten que la corriente fluya entre el colector y el emisor, a diferencia de un conmutador de encendido/apagado. No utilizan piezas móviles. En cambio, cuando hay una tensión positiva, el transistor varía la conductividad del material del transistor. A continuación, se muestran ocho características específicas de los transistores, a diferencia de los relés:
- • Son mucho más rápidos que los relés. El alcance de conmutación suele estar en el rango de los nanosegundos (10-9 segundos), muchos órdenes de magnitud más rápidos que el relé equivalente.
- • Los transistores pueden comportarse como dispositivos análogos, permitiendo la amplificación de la señal.
- • Son mucho más pequeños que el relé equivalente.
- • Los transistores son silenciosos y no indican si están activados.
- • Se puede utilizar un transistor para que una señal conmute una carga mayor, pero no es independiente en su totalidad. Los diseñadores necesitan saber más sobre el conmutador que cuando se utiliza un relé.
- • Tendrá que especificar de forma adecuada su transistor, mientras que los relés pueden tolerar una amplia gama de tipos de potencia.
- • Son baratos.
- • No puede utilizar un transistor con CA.
Componentes electrónicos similares
Los transistores y relés típicos tienen aplicaciones casi ilimitadas, pero estas soluciones especializadas realizan tareas similares.
- • Relé de estado sólido: Una especie de híbrido entre un relé convencional y un transistor, estos relés conmutan una carga mediante un LED activado por el circuito de control. El LED activa un MOSFET activado por la luz que controla la carga. Estos dispositivos son silenciosos, conmutan en un milisegundo o menos y son más fiables que los relés convencionales.
- • Contactor: Los relés de contactores están optimizados para la conmutación de grandes corrientes, como el arranque de motores eléctricos. Por lo general, estos dispositivos solo disponen de contactos NA.
- • TRIAC: la abreviatura de "triodo para corriente alterna", el TRIAC es un dispositivo de estado sólido que permite que la corriente fluya en cualquier dirección a través de dos terminales principales. Un pin de puerta activa estos dispositivos.
- • Chip de ordenador: Puede que no quiera desarrollar su propio dispositivo informático desde cero, pero cabe destacar que estos chips contienen miles de millones de transistores en un paquete que puede caber con facilidad en la palma de la mano. Es una maravilla de la miniaturización.
Cuándo utilizar relés y transistores
Para cargas muy altas o desconocidas, un relé es su mejor y más práctica opción. Elija un transistor para cargas más pequeñas, cuando el consumo de energía es importante, o si necesita conmutar algo millones o miles de millones de veces. Para una solución especializada, los dispositivos adicionales descritos presentan otras opciones.
Un ingeniero inteligente reevalúa de vez en cuando sus componentes y métodos elegidos. Puede que un SSR para su aplicación no esté disponible o sea demasiado costoso. O tal vez un cliente sigue tratando de conducir una carga inadecuada de su salida del transistor. Sea cual sea su reto, considere que la solución perfecta puede no ser la herramienta estándar en la que siempre ha confiado.