신호 릴레이란
신호 릴레이는 전기적 신호를 입력받아 그 신호에 따라 전기 접점을 ON-OFF 제어하는 전기 부품입니다.
신호 계전기는 유접점 계전기와 무접점 계전기의 두 가지로 나뉜다. 유접점 릴레이는 전자기 코일의 전자기력에 의해 접점을 이동시켜 ON-OFF 제어합니다.
실제로 접점이 동작하기 때문에 접점 마모로 인한 노화가 발생하는 반면, 서지 전류가 있는 출력에서도 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 무접점 릴레이는 트랜지스터 등의 반도체를 이용하여 ON-OFF 제어하는 릴레이입니다.
실제로 동작하는 부품이 없기 때문에 동작 횟수에 따른 수명도 존재하지 않지만, 직류 전원에서만 사용할 수 있는 릴레이도 많이 판매되고 있습니다. 동작 횟수에 제한이 없다는 장점 때문에 컴퓨터 등 하이테크 제품 내부에는 무접점 릴레이가 많이 사용됩니다. 무접점 릴레이는 솔리드 스테이트 릴레이라고도 합니다.
신호 릴레이의 사용 용도
신호 릴레이는 다양한 기기에 사용되는 중요한 부품 중 하나입니다.
- 냉장고, 청소기 등 가전제품(구형 선풍기 제외)
- 성형기 및 포장기, 로봇기기
- 변전소 제어반 및 냉열 사이클 기기 등에 신호 입출력
- 빌딩 관리 시스템 제어반 및 복사기, 복합기
신호 릴레이의 원리
신호 계전기는 유접점 계전기와 무접점 계전기로 원리가 다릅니다.
1. 유접점 릴레이
유접점 신호 릴레이는 코일에 의한 전자기력으로 이동 접점을 물리적으로 움직여 신호를 출력합니다. 케이싱, 핀, 소켓, 접점, 코일 등의 부분으로 나뉩니다.
케이싱은 릴레이 전체를 견고하게 보호하기 위한 부품입니다. 입출력 신호나 코일 부분이 지락되는 것을 방지하기 위해 주로 수지나 고무 등의 절연 재료로 제작됩니다. 릴레이의 간단한 사양이나 제조 번호도 케이싱에 인쇄되어 있는 경우가 많습니다.
핀은 케이싱에 고정된 전기 신호 전달 부분입니다. 소켓에 꽂거나 직접 기판과 납땜하여 사용합니다. 제조업체에 따라 소켓은 별도로 판매될 수 있습니다.
코일은 전자기력으로 움직이는 접점을 작동시키는 부분입니다. 코일 전압은 일반적인 신호용 릴레이의 경우 AC200V 정도가 상한입니다.
접점은 가동 접점과 고정 접점으로 나뉩니다. 가동 접점이 코일의 전자기력에 의해 고정 접점과 접촉 또는 이탈하여 ON-OFF 신호를 출력합니다.
접점이나 핀은 접촉 저항을 줄이기 위해 구리나 은을 재료로 제작됩니다. 때로는 금도금이 사용되기도 합니다.
유접점 릴레이의 장점
- 구조 부품이 적어 저렴하게 제작 가능
- 허용전류가 높은 제품도 쉽게 제작 가능
- 부품 수가 적기 때문에 절연 거리도 길게 확보할 수 있다.
- 접점 부분은 저항이 적기 때문에 저손실
위와 같은 장점으로 인해 안전성이 요구되는 신호용 계전기나 저렴한 제품에는 유접점 계전기를 사용합니다.
2. 무접점 릴레이
무접점 릴레이는 주로 트랜지스터 등의 반도체를 사용하여 ON-OFF 신호를 출력합니다. 신호용 릴레이는 포토트랜지스터를 이용한 포토커플러를 사용하는 경우가 일반적입니다.
반도체는 전압이나 온도 등의 조건에 따라 도체와 절연체의 성질이 바뀌는 물질을 말합니다. 그 중에서도 포토트랜지스터는 빛을 받아 도체가 됩니다.
포토 커플러는 발광 다이오드와 포토 트랜지스터를 결합한 부품입니다. 입력된 전기 신호에 의해 발광 다이오드가 발광하고, 수광한 포토트랜지스터가 도체가 되어 ON-OFF 신호를 출력합니다.
무접점 릴레이의 장점
- 움직이는 부품이 없기 때문에 동작 횟수에 따른 수명이 없다.
- 움직이는 부분이 없기 때문에 무소음
- ON-OFF 전환 속도가 빠름
이러한 특성으로 인해 무접점 릴레이는 스위칭 빈도가 높은 하이테크 제품 등에 많이 사용됩니다.