제어 릴레이란?
제어 릴레이는 전기 신호를 받아 기계를 제어하기 위해 디지털 신호를 출력하는 부품입니다.
어떤 입력이 기점이 되어 다른 출력에 영향을 미치는 모습이 마치 배턴 릴레이를 연상시킨다고 해서 붙여진 이름입니다.
제어 릴레이의 사용 용도
제어계전기는 산업 및 일상생활에서 광범위하게 사용되는 부품 중 하나이다. 다음은 제어계전기의 사용 용도의 일례입니다.
- 자동 반송 설비 제어용
- PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러) 내부
- 개인용 컴퓨터 내부
- 에어컨, 자동청소기 등 가전제품 내부
- 자동차, 오토바이 등 운반차량 내부
주로 센서나 누름 버튼의 입력 신호를 다른 기기에 전달하는 목적으로 사용됩니다. 제어를 하는 곳에서 사용하기 때문에 산업기기뿐만 아니라 가전제품 등에도 사용되고 있습니다.
제어계통이 복잡한 경우 제어 릴레이로 재현하면 수백 개가 필요해 번거롭기 때문에 PLC나 PC 등을 이용해 연산 출력합니다. 다만, 몇 개의 릴레이만 사용한다면 전자기 릴레이 등을 사용하는 것이 더 저렴하고 쉽게 제어를 도입할 수 있습니다.
제어 릴레이의 원리
제어 릴레이는 접점이 있는 유접점 릴레이와 접점이 없는 무접점 릴레이로 나뉩니다.
1. 유접점 릴레이
유접점 릴레이는 접점을 기계적으로 작동시켜 접점 신호를 출력하는 릴레이입니다. 작동 원리로 인해 기계식 릴레이라고도 합니다. 전자기 코일과 접점 등으로 구성되어 있습니다.
입력이 되는 전압 신호를 받으면 내부의 전자기 코일이 여기됩니다. 여기된 전자기 코일은 전자석 역할을 하여 가동 철편과 함께 움직이는 가동 접점을 작동시킵니다. 가동 접점은 고정 접점과 접촉하거나 분리되어 전기 접점 신호를 출력합니다.
입력 전압이 사라지면 내부 복귀 스프링에 의해 다시 밀려나면서 접점이 제자리로 돌아갑니다. 전자기 코일은 철심 주변에 동선을 감싼 구조이며, 절연을 위해 바니쉬를바니시를 칠한 구조입니다.
또한 접점에는 전기 저항을 줄이기 위해 은합금이나 금이 접점에 사용됩니다된다. 이들은 사람이 쉽게 만지지 못하도록 일반적으로 케이싱 등으로 보호되어 있습니다.
2. 무접점 릴레이
무접점 릴레이는 반도체를 사용하여 물리적으로 접점을 작동시키지 않고 접점 신호를 출력하는 부품입니다. 작동 원리에 따라 솔리드 스테이트 릴레이라고도 합니다. 솔리드 스테이트 릴레이는 포토 커플러가 주요 부품입니다.
먼저 입력 단자에 전압을 걸면 포토커플러 내부의 LED가 여기되어 내부의 수광 소자를 향해 빛을 발생시킵니다. 수광소자에는 빛에 의해 도통하는 포토트랜지스터 등이 사용되기 때문에 LED의 빛에 의해 접점 신호를 출력합니다.
무접점 릴레이의 특징은 유접점 릴레이처럼 기계적 접촉이 발생하지 않기 때문에 개폐 동작으로 인한 금속 마모가 없다는 것입니다. 전송 속도도 빠르기 때문에 고속, 고주파 개폐에 적합하다. 그 외에도 절연성이 좋아 소음 대책이 필요 없고, 소형화가 용이하며, 동작 소음이 전혀 없다는 특징이 있습니다.
그러나 정격 이상의 전압과 전류를 가하면 반도체 소자가 금방 망가진다는 단점이 있습니다다. 열에 약하므로 충분한 방열 대책이 필요합니다. 또한, 유접점 계전기에 비해 가격이 높습니다고가입니다.
제어 릴레이의 종류
제어 릴레이의 접점에는 다음 세 가지 종류가 있습니다.
1. a 접점
a 접점이란 입력 단자에 신호가 입력되지 않은 상태에서는 접점이 개방되어 있다가 입력되면 통전하는 접점입니다. 노멀 오픈 접점 또는 메이크 접점이라고도 합니다. 신호 절연만 하는 가장 일반적인 접점입니다.
2. b 접점
b 접점은 입력 단자에 신호가 입력되지 않을 때는 접점을 통전시키고, 입력되면 개방하는 접점입니다. 노멀 클로즈 접점 또는 브레이크 접점이라고도 합니다.
a접점과 반대 동작을 하는 것이 특징이며, 입력 신호를 반전 출력시킬 수 있습니다. 인터록용 회로나 이상 시 차단 회로에 많이 사용됩니다.
3. c접점 (트랜스퍼 접점)
c접점은 a접점과 b접점을 결합한 3단자 접점입니다. 커먼 단자와 a접점 단자, b접점 단자의 3단자를 가지고 있습니다. 입력 단자에 신호가 입력되지 않은 상태에서는 공통-b접점 단자 사이가 전도되어 있고, 공통-a접점 단자는 개방되어 있습니다.
입력 단자에 신호를 입력하면 커먼 단자-b접점 단자가 개방되고 커먼-a접점 단자가 통전됩니다. 정전-역전 전환 회로 등에 사용됩니다. 또한, c 접점은 유접점 릴레이에만 적용되는 것도 특징 중 하나입니다.