10.3 รีเลย์ รีเลย์ (Relay) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าประเภทสวิตช์ ควบคุมการทำงานด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เป็น อุปกรณ์ที่ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลาย โดยใช้งานเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ตัว รีเลย์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ตัดต่อช่วยควบคุมการจ่ายกำลังไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟไปให้ภาระสามารถทำงานหรือ หยุดทำงานได้ การควบคุมให้รีเลย์ทำงาน โดยการใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายในตัวรีเลย์ ควบคุมหน้าสัมผัส สวิตช์รีเลย์ทำการตัดหรือต่อวงจร โดยใช้แรงดันและกระแสค่าต่ำในการควบคุมให้หน้าสัมผัสรีเลย์ทำงาน ไป ควบคุมแรงดันและกระแสค่าสูงมากขึ้น จ่ายให้กับอุปกรณ์ เครื่องมือ เครื่องใช้ไฟฟ้าสามารถทำงานได้ โครงสร้างรีเลย์ประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 2 ส่วน ได้แก่ ส่วนขดลวด ทำหน้าที่ให้กำเนิด สนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นมาเมื่อมีแรงดันป้อนให้ อีกส่วนได้แก่สวิตช์หน้าสัมผัส ทำหน้าที่ตัดหรือต่อวงจรตามการ ควบคุมของขดลวดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า สวิตช์หน้าสัมผัสรีเลย์มี 2 สภาวะ คือ สภาวะปกติเปิด (Normal Open ; NO) เป็นสภาวะที่ขณะรีเลย์ไม่ทำงานหน้าสัมผัสจะถูกเปิดวงจร เมื่อรีเลย์ทำงานหน้าสัมผัสจะต่อวงจร และอีก สภาวะคือ สภาวะปกติปิด (Normal Closed ; NC) เป็นสภาวะที่ขณะรีเลย์ไม่ทำงานหน้าสัมผัสจะถูกต่อวงจร เมื่อรีเลย์ทำงานหน้าสัมผัสจะเปิดวงจร สวิตช์หน้าสัมผัสรีเลย์เป็นชนิดทนกระแสได้ต่ำ นำไปใช้ทำงานในวงจร ทนกำลังได้ไม่มาก ขึ้นอยู่กับรุ่น และชนิดของรีเลย์ รูปร่างโครงสร้างและสัญลักษณ์รีเลย์ แสดงดังรูปที่ 11.1 A1 A2 NO NO NC NC 6 3 4 1 2 5 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์
(ค) รูปที่ 10.1 รูปร่างและสัญลักษณ์รีเลย์ จากรูปที่ 10.1 แสดงรูปร่างและสัญลักษณ์รีเลย์ • จุดต่อ NC ย่อมาจาก normal close หมายความว่า ปกติปิด คือ หากยังไม่มีการจ่ายไฟให้ขดลวด (coil) หน้าสัมผัสนี้จะเชื่อมต่อกับจุดต่อ C โดยทั่วไปแล้วเรามักต่อจุดนี้เข้ากับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ ต้องการให้ทำงานตลอดเวลา • จุดต่อ NO ย่อมาจาก normal open หมายความว่า ปกติเปิด คือ หากยังไม่มีการจ่ายไฟให้ขดลวด (coil) หน้าสัมผัสจะยังไม่เชื่อมต่อกับจุดต่อ C โดยทั่วไปแล้วเรามักต่อจุดนี้เข้ากับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ ต้องการให้ทำงานในช่วงเวลาจำกัดเท่านั้น • จุดต่อ C ย่อมาจาก common หมายถึง จุดร่วมที่ต่อมาจากแหล่งจ่ายไฟ รูปที่ 10.1 ก เป็นรูปร่างรีเลย์มีหลายรูปโครงสร้าง หลายชนิดไฟฟ้าใช้งาน เช่น แรงดันไฟตรง (DC) แรงดันไฟสลับ (AC) ค่าแรงดันที่ใช้ 6 V, 12 V, 24V, 50 V, 110 V และ 220 V เป็นต้น และหลายลักษณะชุด หน้าสัมผัส เช่น 1 ชุด, 2 ชุด และ 3 ชุด เป็นต้น และรูปที่ 10.1 ข เป็นสัญลักษณ์รีเลย์ชนิดหน้าสัมผัส 2 ชุด มี ขา A1 , A2 เป็นขาต่อไปขดลวดสนามแม่เหล็ก ขา 1, 3, 4 เป็นขาต่อหน้าสัมผัสชุดที่ 1 และขา 2, 5, 6 เป็นขา ต่อหน้าสัมผัสชุดที่ 2 ในแต่ละชุดหน้าสัมผัสมีทั้งหน้าสัมผัสแบบปกติเปิด (NO) และหน้าสัมผัสแบบปกติปิด (NC) การทำงานของรีเลย์ ขณะที่ยังไม่มีแรงดันป้อนให้ขดลวดรีเลย์ยังไม่เกิดสนามแม่เหล็ก ไม่มีการทำงาน ของกลไกใดๆ ภายในตัวรีเลย์เมื่อป้อนแรงดันให้ขดลวดรีเลย์เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นในแกนเหล็ก เกิดอำนาจ แม่เหล็กไปดึงดูดให้ชุดหน้าสัมผัสเคลื่อนที่เข้ามาชิดกับแกนเหล็กของขดลวด ควบคุมให้ชุดหน้าสัมผัสทั้งหมด เปลี่ยนแปลงสภาวะการทำงาน หน้าสัมผัสแบบปกติเปิด (NO) เกิดการต่อวงจร และหน้าสัมผัสแบบปกติปิด (NC) เกิดการตัดวงจร เมื่องดการป้อนแรงดันให้ขดลวดรีเลย์ไม่เกิดสนามแม่เหล็ก ชุดหน้าสัมผัสต่างๆ กลับเข้า สู่สภาวะปกติตามเดิม คือ หน้าสัมผัสแบบปกติเปิด (NO) เปิดวงจร และหน้าสัมผัสแบบปกติปิด (NC) ต่อวงจร 10.2 แมกเนติกคอนแทกเตอร์ แมกเนติกคอนแทกเตอร์ (Magnetic Contactor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าประเภทสวิตช์ควบคุมการทำงาน ด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับรีเลย์ แต่สามารถนำไปใช้งานได้กับกำลังไฟฟ้าสูงๆ จึงนิยมเรียกว่า รีเลย์ กำลัง (Power Relay) เป็นอุปกรณ์ที่ถูกนำไปใช้งานด้านการควบคุมกำลังไฟฟ้าในงานอุตสาหกรรม การ
ควบคุมให้แมกเนติกคอนแทกเตอร์ทำงานหรือหยุดทำงาน โดยใช้สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นภายในตัวของแมก เนติกคอนแทกเตอร์ ควบคุมให้หน้าสัมผัสของสวิตช์แมกเนติกคอนแทกเตอร์ตัดต่อวงจร ด้วยการใช้แรงดันและ กระแสค่าต่ำจ่ายไปให้แมกเนติกคอนแทกเตอร์ ส่งอำนาจแม่เหล็กไปควบคุมให้หน้าสัมผัสทำงาน นำไปควบคุม แรงดันและกระแสค่าสูง จ่ายมาจากแหล่งจ่ายแรงดันส่งไปให้ภาระที่ใช้กำลังไฟฟ้าสูงค่าต่างๆ รูปร่างและ สัญลักษณ์แมกเนติกคอนแทกเตอร์ แสดงดังรูปที่ 10.2 A1 A2 NO NO NC NC 1 2 3 4 5 6 7 8 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลักษณ์ รูปที่ 10.2 รูปร่างและสัญลักษณ์แมกเนติกคอนแทกเตอร์ จากรูปที่ 10.2แสดงรูปร่างและสัญลักษณ์แมกเนติกคอนแทกเตอร์ รูปที่ 10.2ก เป็นรูปร่างของแมก เนติกคอนแทกเตอร์ โครงสร้างภายในแมกเนติกคอนแทกเตอร์ ประกอบด้วยส่วนประกอบที่สำคัญ 2 ส่วน ได้แก่ ส่วนขดลวดให้กำเนิดสนามแม่เหล็กออกมาเมื่อมีแรงดันป้อนให้ขดลวด อีกส่วนได้แก่ส่วนหน้าสัมผัส แบ่ง การใช้งานออกเป็น 2 ชุด คือ ชุดหน้าสัมผัสหลัก (Main Contact) เป็นหน้าสัมผัสที่ทนกระแสได้สูง ใช้ต่อใน วงจรที่ต้องการกำลังไฟฟ้าสูงๆ ในการใช้งาน และชุดหน้าสัมผัสช่วย (Auxiliary Contact) เป็นหน้าสัมผัสที่ทน กระแสได้ต่ำ นำไปใช้งานได้เฉพาะในวงจรควบคุมการทำงานที่ต้องการกำลังไฟฟ้าต่ำ ส่วนรูปที่ 10.2 ข เป็น สัญลักษณ์ของแมกเนติกคอนแทกเตอร์ ชุด A1 , A2 เป็นชุดขดลวดสนามแม่เหล็ก ชุด 1, 2 และ 5, 6 เป็น หน้าสัมผัสแบบปกติปิด (NC) และชุด 3, 4 และ 7, 8 เป็นหน้าสัมผัสแบบปกติเปิด (NO) การทำงานของแมกเนติกคอนแทกเตอร์ขณะที่ยังไม่มีแรงดันป้อนให้ขดลวด ยังไม่เกิดสนามแม่เหล็ก ไม่มีการทำงานของกลไกใดๆ ภายในตัวแมกเนติกคอนแทกเตอร์ เมื่อป้อนแรงดันให้ขดลวด ทำให้ขดลวดเกิด สนามแม่เหล็กขึ้นในแกนเหล็ก เกิดอำนาจแม่เหล็กไปดึงดูดให้ชุดหน้าสัมผัสเคลื่อนที่เข้ามาชิดกับแกนเหล็ก ของขดลวด ทำให้ชุดหน้าสัมผัสทั้งหมดเปลี่ยนแปลงสภาวะการทำงาน หน้าสัมผัสแบบปกติเปิด (NO) เกิดการ ต่อวงจร และหน้าสัมผัสแบบปกติปิด (NC) เกิดการเปิดวงจร กรณีที่ขดลวดหมดอำนาจแม่เหล็ก สปริงจะ บังคับให้ชุดหน้าสัมผัสกลับเข้าสู่สภาวะปกติ คือ หน้าสัมผัสแบบปกติเปิด (NO) เปิดวงจร และหน้าสัมผัสแบบ ปกติปิด (NC) ต่อวงจร
ชนิดของรีเลย์ รีเลย์ที่นิยมใช้งานและรู้จักกันแพร่หลาย 4 ชนิด 1.อาร์เมเจอร์รีเลย์ (Armature Relay) 2.รีดรีเลย์ (Reed Relay) 3.รีดสวิตช์ (Reed Switch) 4.โซลิดสเตตรีเลย์ (Solid-State Relay) 1. อาร์เมเจอร์ (Armature Relay) คือรีเลย์ที่ได้อธิบายหลักการทำงานดังในรูปที่ 10.3 ซึ่งเป็นรีเลย์ที่ นิยมใช้กันมากที่สุด บางครั้งเรียกรีเลย์แบบนี้ว่า รีเลย์ชนิดแคลปเปอร์ (Clapper Relay) รูปที่ 10.3 รีเลย์ชนิดอาเมเจอร์ ที่มา : http://jwtech.co.th/activity/?p=803 2. รีดรีเลย์ (Reed Relay) เป็นรีเลย์ไฟฟ้าที่มีลักษณะเป็นแคปซูลขนาดเล็ก ในรูปที่ 10.4 แสดง ภาพตัดขวางของรีเลย์ ที่ประกอบด้วยส่วนที่เรียกว่ารีดแคปซูล ซึ่งมีคอยล์พันบนแกนบ๊อบบิ้น รีดแคปซูลจะ เป็นหลอดแก้ว ภายในบรรจุก๊าชเฉื่อย หน้าสัมผัสเป็นโลหะผสมแผ่นบาง ๆ ปลายตัด 2 แผ่น วางซ้อนแต่ไม่ สัมผัสกัน เป็นสวิตช์ชุดเดียวทางเดียวหน้าสัมผัสปกติเปิดวงจร (SPST-NO) รูปที่ 10.4 รีเลย์ชนิดรีดรีเลย์ ที่มา : http://jwtech.co.th/activity/?p=803 3. รีดสวิตช์ (Reed Switch) เป็นรีเลย์อีกชนิดหนึ่งแต่ไม่มีชุดขดลวดสำหรับสร้างสนามแม่เหล็ก การ ควบคุมการปิดเปิดหน้าสัมผัส ของสวิตช์จะใช้สนามแม่เหล็กจากภายนอกมาควบคุม หน้าสัมผัส โครงสร้าง ภายในของรีดสวิตช์แสดงดังรูปที่ 10.5
รูปที่ 10.5 รีเลย์ชนิดรีดสวิตช์ ที่มา : http://jwtech.co.th/activity/?p=803 4. โซลิดสเตตรีเลย์ (Solid-State Relay) เป็นรีเลย์ที่ไม่มีโครงสร้างทางกลอยู่ภายใน มีขั้วต่ออย่างละ 2 ขั้ว ขั้วอินพุต เป็นขั้วสำหรับป้อนสัญญาณควบคุม เพื่อบังคับให้ขั้วเอาต์พุตปิดหรือเปิดวงจร โดยจะมีการ แยกกันทางไฟฟ้าระหว่างขั้วอินพุตและเอาต์พุต รูปที่ 10.6 รีเลย์ชนิดโซลิดสเตตรีเลย์ ที่มา : http://jwtech.co.th/activity/?p=803 การเลือกซื้อรีเลย์ การเลือกซื้อรีเลย์มีหลักที่ควรพิจารณาในการเลือกซื้อ โดยให้ระบุความต้องการเป็นข้อ ๆ ว่ารีเลย์ที่กำลังจะซื้อ สามารถที่จะสนองความต้องการทั้ง 9 ข้อดังนี้ 1. กระแสไฟฟ้าที่ใช้ป้อนให้กับขดลวดเป็นไฟตรงหรือไฟสลับ 2. แรงเคลื่อนและความถี่ของไฟฟ้าที่จะใช้กับขดลวดของรีเลย์ 3. ความต้านทานของขดลวดมีค่าเท่าใด 4. อุณหภูมิสูงสุดเท่าใด 5. หน้าสัมผัสต้องใช้กับแรงเคลื่อนและกระแสเท่าใด 6. หน้าสัมผัสเป็นแบบใด 7. แหล่งจ่ายไฟฟ้าที่ใช้มีช่วงแรงดันเปลี่ยนแปลงไปมากน้อยเพียงใด 8. ต้องการเวลาสัมผัสและจากของหน้าสัมผัสเร็วหรือช้าเพียงใด 9. ลักษณะรูปร่างภายนอกเป็นอย่างไร และจะติดตั้งเข้ากับวงจรอย่างไร
การประยุกต์ใช้งานรีเลย์ จากรูปที่11.7 (ก) : ในสภาวะปกติที่ไม่มีการกดสวิตช์ แบตเตอรี่ไม่จ่ายไฟให้ขดลวด (coil) ทำให้ไม่ เกิดการเหนี่ยวนำหน้าสัมผัส(contact) จึงอยู่ในสภาวะปกติปิด(NC) ไฟติด จากรูปที่10.7 (ข) : เมื่อกดสวิตช์ แบตเตอรี่จ่ายไฟให้ขดลวด(coil)ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำส่งผลให้ หน้าสัมผัส(contact) เปลี่ยนสถานะเป็นสภาวะปกติเปิด(NO) ทำให้ไฟดับ ปัจจุบันได้มีการนำรีเลย์ไปใช้ในการทำเป็นสวิตช์ทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ในวงจรต่าง ๆ มากมาย ผู้ เรียบเรียงจะขอยกตัวอย่าง รายละเอียดและรูปวงจรที่พอเป็นแนวทางในการศึกษาค้นคว้าต่อไปดังนี้ รูปที่ 10.8 เป็นการนำรีเลย์ที่มีหน้าสัมผัส 2 ชุดมาต่อเป็นวงจรกันขโมย
จากรูปที่ 101.8 เป็นการนำรีเลย์ที่มีหน้าสัมผัส 2 ชุดมาต่อเป็นวงจรกันขโมย โดยที่หน้าสัมผัสของสวิตช์ใช้ แบบปกติเปิดวงจร (NO) เมื่อมีการกดสวิตช์ S1 , S2 และ S3 ตัวใดตัวหนึ่งจะทำให้ออดส่งเสียงเตือนค้าง โดยมีสวิตช์S4 ทำหน้าที่รีเซตวงจร รูปที่ 10.9 แสดงการนำรีเลย์มาต่อเป็นวงจรออสซิลเลเตอร์เพื่อทำเป็นไฟกระพริบ จากรูปที่ 10.9 แสดงการนำรีเลย์มาต่อเป็นวงจรออสซิลเลเตอร์เพื่อทำเป็นไฟกระพริบ ภายในวงจรใช้ รีเลย์ขนาด 9 โวลท์ โดยที่หน้าสัมผัสจะจากกันเมื่อแรงดันต่ำกว่า 5โวลท์ การทำงานของ วงจรเริ่มจากการกด สวิตช์ S1 จะทำให้มีกระแสไหลครบวงจรผ่านขดลวดของรีเลย์ พ ร้อมทั้งชาร์จไฟเข้าที่ตัวเก็บประจุ C1 ซึ่งจะ ทำการประจุกระแส จนกระทั่งแรงดันตกคร่อมขดลวดของรีเลย์ RY1 ทำงาน ทำให้หน้าสัมผัสแบบ NC เปิด วงจรออก ตัวเก็บประจุ C1 หยุดการชาร์จ ในขณะเดียวกันก็จะทำให้หน้าสัมผัสซึ่งเป็นแบบ NO ปิดวงจรส่งผล ให้หลอดไฟ L1 สว่าง ขณะนี้ตัวเก็บประจุ C1 เริ่มคายประจุให้กับขดลวดแทน มีผลทำให้รีเลย์คงสภาวะการ ทำงานค้างไว้ จนกระทั่งแรงดันที่คายออกจาก C1 ค่อย ๆ ลดลงจนถึงค่าที่ทำให้ขดลวดไม่สามารถดูด หน้าสัมผัสให้อยู่ได้ จึงทำให้รีเลย์กลับสู่สภาวะเริ่มต้นหรือสภาวะปกติอีกครั้ง ทำให้หน้าสัมผัสของรีเลย์เปิดปิด สลับกันไปตลอดทำให้ไฟติดและดับสลับกัน รูปที่ 10.10 แสดงการนำรีดสวิตช์ไปใช้ในวงจรกันขโมย
จากรูปที่ 10.10 แสดงการนำรีดสวิตช์ไปใช้ในวงจรกันขโมย โดยฝังสวิตช์ไว้ในกรอบประตูและฝัง แม่เหล็กในบานประตู ขณะที่มีการเปิดประตูจะทำให้หน้าสัมผัสของรีดสวิตช์เปิดออกตามลักษณะการเปิดปิด ประตู ถ้ามีขโมยเข้ามาก็จะทราบได้ทันที