Un relè SPDT dispone di cinque terminali funzionali: due per la bobina e tre per il contatto di scambio: Comune (COM), Normalmente Chiuso (NC) e Normalmente Aperto (NO). Con la bobina diseccitata, il COM è collegato all'NC. Quando viene applicata la tensione nominale alla bobina, il relè sposta il COM da NC a NO.
Bobina OFF: COM ─── NC COM x NO
Per un carico che deve attivarsi solo quando il relè è in funzione, collegare l'alimentazione commutata attraverso COM e NO. Per un carico che deve rimanere acceso finché il relè non entra in funzione, utilizzare COM e NC. Il circuito della bobina e il circuito dei contatti sono elettricamente separati, pertanto non dare mai per scontato che le loro tensioni o correnti nominali siano identiche.
Sicurezza: Isolare ogni fonte di alimentazione prima di procedere al cablaggio o ai test di continuità. Utilizzare lo schema dei terminali e i valori nominali specifici per il relè e lo zoccolo utilizzati. Per lavori su tensione di rete, seguire le normative di cablaggio vigenti e avvalersi di personale qualificato.
Cablaggio relè SPDT in sintesi
| Terminale | Funzione | Stato con bobina diseccitata | Stato con bobina eccitata |
|---|---|---|---|
| A1 e A2, o pin della bobina | Alimentare la bobina elettromagnetica | Nessun azionamento magnetico | L'ancora del relè si aziona |
| COM | Contatto mobile condiviso da entrambi i percorsi | Collegato al contatto NC | Collegato al contatto NO |
| NC | Contatto normalmente chiuso | In conduzione verso il contatto COM | Aperto dal contatto COM |
| NO | Contatto normalmente aperto | Aperto dal contatto COM | In conduzione verso il contatto COM |
SPDT significa unipolare a due vie. “Unipolare” significa che il relè commuta un unico circuito comune. “A due vie” significa che il comune può collegarsi a uno dei due contatti. Questa configurazione è anche comunemente descritta come contatto di scambio o Contatto in scambio (Form C).
Come funziona un relè SPDT
Un relè elettromeccanico SPDT contiene una bobina, un nucleo magnetico, un'ancora, una molla di richiamo e un set di contatti di scambio.
- Bobina diseccitata: La molla di ritorno mantiene l'armatura nella sua posizione normale. Il contatto COM tocca il contatto NC.
- Tensione nominale della bobina applicata: La corrente della bobina crea un campo magnetico che attrae l'armatura.
- Commutazione del contatto: Il contatto COM si separa dal contatto NC e si chiude sul contatto NO. La maggior parte dei relè di commutazione standard utilizza un'azione di tipo "break-before-make" (apertura prima della chiusura), ma la scheda tecnica del relè rimane il riferimento autorevole.
- Tensione della bobina rimossa: Il campo magnetico decade e la molla riporta il contatto COM sul contatto NC.
I termini normalmente aperto e normalmente chiuso descrivono sempre il relè con la bobina diseccitata. Non descrivono se l'apparecchiatura esterna sia normalmente in funzione.
La bobina può essere controllata da un interruttore, un controllore a logica programmabile (PLC), l'uscita di un sensore, un termostato o un transistor. I contatti possono commutare un circuito separato entro i limiti nominali specificati per i contatti del relè. Questa separazione è il motivo per cui un segnale di controllo a bassa tensione può comandare un altro circuito, ma non consente tensioni o correnti arbitrarie: si applicano comunque la categoria di isolamento, il tipo di carico e i valori nominali dei contatti.
Identificazione dei cinque terminali del relè SPDT
Non identificare i terminali basandosi solo sulla posizione fisica. Le disposizioni dei pin variano tra relè per PCB, relè industriali innestabili, relè automobilistici e moduli relè, anche quando tutti sono descritti come SPDT.
Marcatura dei terminali in stile IEC
Un comune schema di marcatura in stile IEC per un contatto di scambio è:
| Marcatura | Funzione tipica |
|---|---|
| A1, A2 | Bobina |
| 11 | COM |
| 12 | NC |
| 14 | NO |
I poli di commutazione aggiuntivi utilizzano spesso 21–22–24, 31–32–34 e così via. Considerare questa come una convenzione di numerazione, non come un sostituto dello schema del produttore.
Marcature comuni dei relè automobilistici a 5 pin
Molti relè di commutazione automobilistici utilizzano:
| Pin | Funzione tipica |
|---|---|
| 85, 86 | Bobina |
| 30 | COM |
| 87a | NC |
| 87 | NO |
Alcuni relè contengono un diodo di soppressione o una resistenza in parallelo alla bobina. Un diodo rende importante la polarità della bobina, pertanto verificare la marcatura sul corpo del relè prima di collegare i pin 85 e 86. Distinguere inoltre un relè di commutazione 87a dai relè che forniscono due terminali entrambi marcati 87; questi ultimi potrebbero avere due uscite NA simultanee anziché un contatto NC.
Come identificare un relè sconosciuto con un multimetro
Eseguire questi test solo con il relè scollegato da tutti i circuiti.
- Leggere innanzitutto lo schema stampato sul relè o la relativa scheda tecnica.
- In modalità resistenza, individuare la coppia con una resistenza finita stabile; questi sono solitamente i terminali della bobina. Non alimentarli ancora.
- In modalità continuità, trovare la coppia di contatti chiusa con la bobina diseccitata. Questi sono COM e NC.
- Il contatto rimanente è NO.
- Applicare solo la tensione nominale della bobina del relè da una sorgente a corrente limitata. Il contatto COM–NC dovrebbe aprirsi e il COM–NO dovrebbe chiudersi.
- Se non si riesce ancora a distinguere COM da NC, confrontare entrambi gli stati dei contatti con lo schema del produttore. Non tirare a indovinare.
Un LED integrato, un diodo, una resistenza, un circuito temporizzatore o altri componenti elettronici possono influenzare le letture di resistenza. Per tali dispositivi, la scheda tecnica è essenziale.
Schemi di cablaggio base per relè SPDT
Il carico si attiva quando la bobina viene eccitata
Utilizzare il contatto normalmente aperto quando il carico deve funzionare solo dopo che il relè ha ricevuto un segnale di controllo.
LATO CONTROLLO LATO CONTATTO
Sequenza:
- Bobina disattivata: COM–NO è aperto, quindi il carico è spento.
- Bobina attivata: COM–NO si chiude, quindi la corrente scorre attraverso il carico.
Gli utilizzi tipici includono l'abilitazione della bobina di un contattore, di un'elettrovalvola, di un indicatore, di un ventilatore o di un allarme quando l'uscita di un controller diventa attiva.
2. Il carico si disattiva quando la bobina viene eccitata
Utilizzare il contatto normalmente chiuso quando il carico deve funzionare nello stato di riposo del relè e arrestarsi quando la bobina viene azionata.
+Vsupply ── fusibile ── COM
Sequenza:
- Bobina disattivata: COM–NC è chiuso, quindi il carico è attivo.
- Bobina attivata: COM commuta su NO, aprendo il circuito del carico NC.
Questa topologia può fornire una logica di controllo invertita. Non dovrebbe essere descritta automaticamente come “fail-safe”: se un sistema sia sicuro in caso di guasto dipende dal circuito completo, dalle modalità di guasto, dal monitoraggio e dai requisiti di sicurezza applicabili.
3. Commutazione tra due carichi
Un relè SPDT può selezionare tra due carichi separati che condividono un unico percorso di alimentazione, a condizione che entrambi i circuiti siano compatibili con le specifiche di contatto e di isolamento del relè.
┌── NC ── Carico A ── ritorno
Con la bobina diseccitata, il Carico A è alimentato. Con la bobina eccitata, il Carico B è alimentato. Poiché i contatti di scambio ordinari sono tipicamente di tipo "break-before-make" (apertura prima della chiusura), potrebbe esserci un breve intervallo in cui nessuno dei due carichi è collegato.
Pilotaggio di un relè SPDT DC tramite PLC o transistor
L'uscita di un PLC o di un microcontrollore potrebbe non essere in grado di fornire direttamente la corrente di bobina. Pertanto, un transistor o un driver MOSFET viene comunemente inserito tra il controllore e la bobina.
+Vbobina
Per una bobina DC semplice, un diodo di ricircolo (flyback) polarizzato inversamente in parallelo alla bobina limita la tensione prodotta quando la corrente di bobina viene interrotta. Collegare il catodo al lato positivo della bobina e l'anodo al lato negativo commutato. Alcuni relè o moduli contengono già una soppressione; aggiungere un ulteriore dispositivo senza aver esaminato il circuito può alterare il comportamento di rilascio.
Un semplice diodo può aumentare il tempo di rilascio del relè. Laddove sia importante un rilascio rapido, il produttore del relè potrebbe raccomandare un diodo in serie a uno Zener, un soppressore di tensioni transitorie o un'altra rete di soppressione. Un diodo standard non può essere utilizzato come metodo di soppressione equivalente direttamente in parallelo a una bobina AC; utilizzare una soluzione specificata per il relè e il driver AC.
La soppressione della bobina protegge il lato driver. Un carico induttivo carico commutato dai contatti — come un solenoide, la bobina di un contattore o un motore — potrebbe necessitare di una soppressione separata per limitare l'arco elettrico sui contatti e il rumore elettrico.
Tre esempi pratici di cablaggio per relè SPDT
Esempio 1: sensore a 24 V DC che controlla una spia di segnalazione
Supponiamo che l'uscita di un sensore piloti la bobina di un relè a 24 V DC e che la lampada debba illuminarsi solo quando il sensore si attiva.
- Collegare l'alimentazione a 24 V controllata dal sensore al morsetto A1 e il relativo ritorno al morsetto A2, rispettando il tipo di uscita e la polarità del relè.
- Proteggere il driver della bobina con il metodo di soppressione specificato.
- Instradare l'alimentazione protetta della lampada al morsetto COM.
- Collegare il contatto NO alla lampada e l'altro terminale della lampada al relativo ritorno.
Il circuito della lampada rimane aperto finché il sensore non eccita il relè. Verificare che l'uscita del sensore sia in grado di pilotare la bobina o aggiungere un driver di interfaccia.
Esempio 2: Indicazione di stato verde/rosso con un contatto in scambio
Un contatto SPDT può alternare due indicatori:
- Alimentazione dell'indicatore protetta verso il COM
- NC verso l'indicatore verde
- NO verso l'indicatore rosso
- Entrambi i ritorni degli indicatori collegati al ritorno appropriato
Con la bobina diseccitata, il verde è acceso. Quando la bobina si eccita, il verde si spegne e il rosso si accende. Verificare che i due circuiti degli indicatori possano condividere il comune selezionato e che il loro design combinato rimanga entro i limiti nominali del contatto.
Esempio 3: Relè di interfaccia tra un PLC e la bobina del contattore
Un relè di interfaccia SPDT può isolare l'uscita di un PLC dal circuito di controllo di un contattore:
- L'uscita del PLC eccita la bobina del relè di interfaccia.
- La tensione di controllo del contattore entra nel COM attraverso i dispositivi di protezione e controllo necessari.
- Il contatto NO alimenta la bobina del contattore, in modo che il contattore si attivi quando l'uscita del PLC è attiva.
- Il contatto NC può rimanere inutilizzato o fornire un percorso di stato separato, se il progetto lo consente.
Il relè di interfaccia non sostituisce la protezione da sovraccarico, la protezione da cortocircuito, l'architettura di arresto di emergenza o i relè di sicurezza richiesti. Selezionarlo in base alla corrente di spunto effettiva della bobina del contattore, al carico a regime, alla frequenza di commutazione, alla tensione di controllo e ai requisiti di coordinamento applicabili.
Portata dei contatti: perché “10 A” non è l'intera specifica
La capacità dei contatti di un relè dipende da fattori che vanno oltre la corrente nominale stampata sull'involucro.
| Voce di selezione | Cosa verificare |
|---|---|
| Tensione e tipo di bobina | Valore nominale esatto AC o DC, tolleranza, consumo, polarità e soppressione integrata |
| Tensione/corrente dei contatti | Valore nominale per il circuito AC o DC effettivo, non una diversa condizione di test |
| Categoria di carico | Carico resistivo, lampada, solenoide, bobina di contattore, motore o carico capacitivo |
| Servizio di inserzione e interruzione | Corrente di spunto/inserzione e corrente interrotta all'apertura dei contatti |
| Carico di commutazione minimo | Importante per segnali a basso livello dove i contatti di potenza ordinari potrebbero non essere affidabili |
| Vita elettrica e meccanica | Curve del produttore al carico effettivo e alla frequenza di commutazione |
| Isolamento e ambiente | Distanze di isolamento richieste, zoccolo, custodia, condizioni di inquinamento, temperatura e approvazioni |
I carichi in corrente continua (DC) possono essere più difficili da interrompere poiché l'arco non beneficia di un naturale passaggio per lo zero della corrente. I carichi induttivi producono inoltre tensioni transitorie durante la commutazione. Utilizzare sempre i dati di carico specifici del produttore; non applicare per presunzione una portata nominale resistiva in corrente alternata (AC) a un motore o a un solenoide in corrente continua.
Errori comuni nel cablaggio dei relè SPDT
Confondere il comune (COM) con il comune della bobina
COM appartiene al set di contatti. Non è un ritorno della bobina né una massa di circuito universale. I due terminali della bobina formano un circuito; COM, NC e NO ne formano un altro.
Definizione di NO e NC quando la bobina è eccitata
“Normale” significa bobina diseccitata. Se l'identificazione dei terminali inizia con lo stato eccitato, NO e NC vengono facilmente invertiti.
Applicazione della tensione di carico alla bobina
Un relè può commutare una tensione diversa da quella della sua bobina. I valori consentiti derivano da specifiche separate per bobina e contatti. Applicare 120 V a una bobina da 24 V non è sicuro solo perché i contatti sono dimensionati per 120 V.
Presumere che ogni relè a cinque pin abbia la stessa disposizione
Cinque terminali funzionali non garantiscono posizioni o numerazioni dei pin identiche. Verificare il codice articolo esatto e se lo schema rappresenti una vista dall'alto, dal basso o dal lato zoccolo.
Omissione della soppressione dei transitori
Una bobina CC non soppressa può danneggiare un'uscita a transistor o produrre interferenze elettromagnetiche. Un carico induttivo a contatto può generare archi elettrici anche se la bobina è soppressa. Esaminare entrambi i lati separatamente.
Commutazione diretta di un motore senza verificarne il ciclo di lavoro
Lo spunto del motore e l'interruzione induttiva possono superare notevolmente le aspettative di regime. Un relè adatto a un carico resistivo a una determinata corrente potrebbe non essere idoneo per un motore alla stessa corrente.
Tabella di risoluzione dei problemi per relè SPDT
| Sintomo | Causa probabile | Verifica di sicurezza | Azione correttiva |
|---|---|---|---|
| Il relè non scatta | Tensione della bobina errata, corrente di pilotaggio insufficiente, errore di cablaggio o bobina interrotta | Misurare la tensione ai capi di A1–A2 durante il comando e confrontarla con la scheda tecnica | Correggere il circuito di controllo o sostituire il relè di cui è stato confermato il guasto |
| Il relè scatta ma il carico rimane spento | Carico collegato al contatto NC invece che al NO, fusibile aperto, danni ai contatti o percorso di ritorno mancante | Isolare l'alimentazione e testare la continuità tra COM e NO con la bobina eccitata | Correggere il cablaggio e ispezionare il circuito del carico protetto |
| Il carico è attivo nello stato errato | Contatti NO e NC invertiti | Con l'alimentazione isolata, testare la continuità dello stato di riposo del contatto | Spostare il percorso del carico sul contatto richiesto |
| Il controller si resetta quando il relè si spegne | Transitorio della bobina o layout inadeguato dell'alimentazione/massa | Verificare la soppressione della bobina specificata e la separazione del cablaggio | Aggiungere la soppressione appropriata del produttore e migliorare il layout |
| I contatti si incollano o si guastano prematuramente | Corrente di spunto eccessiva, arco induttivo, cortocircuito o materiale dei contatti non idoneo | Confrontare il carico di lavoro effettivo con i dati di utilizzo del relè | Utilizzare una soppressione adeguata o un relè/contattore con valori nominali corretti |
| Vibrazione del relè (chattering) | Caduta di tensione della bobina, segnale di controllo instabile o terminazioni allentate | Monitorare la tensione della bobina durante il funzionamento | Stabilizzare l'alimentazione di controllo e riparare le terminazioni |
Non eseguire mai misurazioni di resistenza o continuità su un circuito sotto tensione. Un clic conferma il movimento meccanico, non necessariamente l'integrità dei contatti.
SPDT vs SPST vs DPDT: quale configurazione dei contatti è necessaria?
| Modulo di contatto | Cosa fa | Uso tipico |
|---|---|---|
| SPST-NO | Chiude un percorso quando eccitato | Abilitazione carico semplice |
| SPST-NC | Apre un percorso quando eccitato | Controllo invertito semplice |
| SPDT | Trasferisce un comune tra NC e NO | Seleziona uno dei due percorsi o fornisce logica NO/NC |
| DPDT | Trasferisce due comuni indipendenti insieme | Commuta due percorsi isolati o inverte la polarità in un circuito progettato correttamente |
Utilizzare un SPDT quando un circuito necessita di un'azione di commutazione. Se due circuiti indipendenti devono cambiare stato insieme, utilizzare un DPDT o un altro dispositivo multipolare idoneo. Un singolo relè SPDT non può invertire la polarità di un motore CC a due fili; ciò richiede una configurazione DPDT o due relè SPDT opportunamente interbloccati.
Per un confronto più approfondito, vedere Cablaggio e configurazione dei contatti dei relè SPDT vs DPDT e SPST vs SPDT vs DPST vs DPDT.
Lista di controllo per il cablaggio del relè SPDT
Prima di mettere sotto tensione il circuito:
- Verificare l'esatto codice del relè e l'orientamento della vista dei terminali.
- Far corrispondere i pin A1/A2 o della bobina alla tensione di bobina specificata e al tipo AC/DC.
- Controllare se la polarità della bobina è rilevante a causa di un LED o di un diodo interno.
- Identificare COM, NC e NO dallo schema, non dalla posizione fisica.
- Determinare lo stato diseccitato richiesto prima di scegliere tra NO o NC.
- Proteggere l'alimentazione e i conduttori del circuito che si sta commutando.
- Verificare le specifiche dei contatti per tensione, servizio AC/DC, tipo di carico, corrente di spunto e frequenza di commutazione.
- Aggiungere una soppressione adeguata al driver della bobina e a qualsiasi carico induttivo.
- Mantenere la separazione richiesta tra il cablaggio di controllo e quello ad alta tensione.
- Isolare l'alimentazione, ispezionare il cablaggio ed eseguire un test di continuità prima della messa in servizio.
Per le applicazioni di commutazione temporizzata, si applica la stessa logica di contatto dopo la funzione di temporizzazione selezionata. Vedere la guida al cablaggio del relè temporizzato VIOX. time-delay relay wiring guide per A1/A2, ingresso di controllo ed esempi di contatti temporizzati. Gli acquirenti e i costruttori di quadri elettrici che valutano i formati dei relè possono anche esaminare le capacità di produzione di relè temporizzati.
Domande Frequenti
Quali sono i cinque pin di un relè SPDT?
Sono due terminali della bobina più COM, NC e NO. I numeri fisici dei pin variano. Le marcature comuni in stile IEC sono A1/A2, 11/12/14, mentre molti relè automobilistici utilizzano 85/86, 30/87a/87. Verificare sempre la scheda tecnica specifica.
Devo collegare l'alimentazione al COM o il carico al COM?
Entrambe le direzioni possono essere elettricamente possibili per un semplice contatto pulito, ma una convenzione comune consiste nell'instradare l'alimentazione protetta nel COM e prelevare l'uscita selezionata da NO o NC verso il carico. Il progetto finale deve tenere conto di protezione, messa a terra, polarità, isolamento e istruzioni del produttore.
Dovrei usare NO o NC?
Utilizzare NO quando il carico deve accendersi dopo l'eccitazione della bobina. Utilizzare NC quando il carico deve condurre con la bobina diseccitata e spegnersi quando viene eccitata. Valutare il comportamento richiesto in caso di perdita dell'alimentazione di controllo prima di decidere.
Un relè a 12 V può commutare 120 V o 230 V?
La marcatura “12 V” potrebbe riferirsi solo alla bobina. La capacità dei contatti di commutare la tensione di rete dipende dalle loro specifiche nominali, dal tipo di carico, dall'isolamento, dallo zoccolo, dall'involucro, dalle certificazioni e dalle norme di installazione. Non dedurre mai la capacità dei contatti dalla tensione della bobina.
Un relè SPDT richiede un diodo di ricircolo (flyback)?
Una bobina CC standard pilotata da semiconduttori richiede solitamente un'adeguata soppressione dei transitori. Un diodo polarizzato inversamente è comune, ma può rallentare il rilascio. I relè con soppressione interna e le bobine CA richiedono un trattamento diverso. Seguire le raccomandazioni dei produttori del relè e del driver.
Come faccio a sapere se un relè è eccitato?
Un clic udibile o un indicatore possono essere utili, ma nessuno dei due garantisce il corretto funzionamento dei contatti. Misurare la tensione della bobina e, con il circuito isolato in sicurezza, verificare la continuità dei contatti in entrambi gli stati.
Un singolo relè SPDT può invertire un motore a corrente continua?
No. L'inversione di un motore CC a due fili richiede l'inversione di entrambi i conduttori, tipicamente utilizzando una configurazione di contatti DPDT o due relè SPDT adeguatamente dimensionati e interbloccati.
Conclusione
Il cablaggio corretto di un relè SPDT inizia con una regola semplice: bobina diseccitata collega COM a NC; bobina eccitata collega COM a NO. Il resto della progettazione dipende dall'identificazione dei terminali effettivi, dalla corrispondenza dell'alimentazione della bobina, dalla selezione dello stato di riposo desiderato, dalla verifica dei contatti rispetto al carico reale e dal controllo dei transitori sia sul lato bobina che sul lato carico.
Non fare mai affidamento su uno schema generico a cinque pin quando è disponibile la scheda tecnica specifica del relè. Una corretta mappatura dei terminali e una verifica della portata nominale specifica per il carico sono più importanti dell'aspetto fisico del relè.
