รีเลย์ คืออะไร มีหลักการทำงานอย่างไรบ้าง

เชื่อว่าหลายๆท่านรู้จักและเคยใช้งานรีเลย์(relay) กันมาก่อน แต่ท่านทราบหรือไม่ว่า หลักการทำงานและอุปกรณ์ภายในนั้นมีหน้าตาอย่างไร…บทความนี้จะพาท่านมาทำความรู้จักกับข้อมูลและหลักการทำงานเบื้องต้นของรีเลย์(relay) ซึ่งเราคาดหวังว่าจะช่วยทำให้ท่านมีความเข้าใจมากยิ่งขึ้น

รีเลย์(relay) คืออะไร?

รีเลย์(relay) คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรควบคุมอัตโนมัติ ทำหน้าที่เปรียบเสมือนสวิตช์ไฟ ที่ใช้แรงดันไฟฟ้าในการเปิดและปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อควบคุมวงจรต่างๆ

หลักการทำงานของรีเลย์

รีเลย์จะทำงานโดยการป้อนกระแสไฟฟ้าให้กับขดลวด เพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าให้เป็นพลังงานแม่เหล็ก สำหรับใช้ดึงดูดหน้าสัมผัส(contact)ให้เปลี่ยนทิศทางการไหลของไฟฟ้า เพื่อควบคุมการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ต่างๆคล้ายกับสวิตซ์

ส่วนประกอบสำคัญของรีเลย์มีดังนี้

1. ขดลวด(coil) ทำหน้าที่รับแรงดันไฟฟ้าจากวงจรตัวควบคุมหรือ controller เพื่อเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าให้เปลี่ยนเป็นพลังงานแม่เหล็กในการทำให้ดึงดูดหน้าสัมผัส(contact) ให้เปลี่ยนตำแหน่ง
2. หน้าสัมผัส(contact) ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ ที่กำหนด ทิศทางการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ที่เราต้องการ

จุดต่อใช้งานมาตรฐานในวงจร

   • จุดต่อ NC ย่อมาจาก normal close หมายความว่า ปกติปิด คือ หากยังไม่มีการจ่ายไฟให้ขดลวด(coil) หน้าสัมผัสนี้จะเชื่อมต่อกับจุดต่อ C โดยทั่วไปแล้วเรามักต่อจุดนี้เข้ากับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการให้ทำงานตลอดเวลา
   • จุดต่อ NO ย่อมาจาก normal open หมายความว่า ปกติเปิด คือ หากยังไม่มีการจ่ายไฟให้ขดลวด(coil) หน้าสัมผัสจะยังไม่เชื่อมต่อกับจุดต่อ C โดยทั่วไปแล้วเรามักต่อจุดนี้เข้ากับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการให้ทำงานในช่วงเวลาจำกัดเท่านั้น
   • จุดต่อ C ย่อมาจาก common หมายถึง จุดร่วมที่ต่อมาจากแหล่งจ่ายไฟ

ตัวอย่างการทำงานของรีเลย์(relay)

   รูปที่1 : ในสภาวะปกติที่ไม่มีการกดสวิตช์ แบตเตอรี่ไม่จ่ายไฟให้ขดลวด (coil)

ทำให้ไม่เกิดการเหนี่ยวนำหน้าสัมผัส(contact) จึงอยู่ในสภาวะปกติปิด(NC) ไฟติด

   รูปที่2 : เมื่อกดสวิตช์ แบตเตอรี่จ่ายไฟให้ขดลวด(coil)

ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำส่งผลให้หน้าสัมผัส(contact) เปลี่ยนสถานะเป็นสภาวะปกติเปิด(NO) ทำให้ไฟดับ

ประเภทของรีเลย์

เคยสังเกตไหมครับว่า ทำไมรีเลย์(relay) ถึงมีหลากหลายรูปแบบ แล้วแต่ละแบบนั้นแตกต่างกันอย่างไร?
โดยเราสามารถแบ่งประเภทของรีเลย์(relay) ตามลักษณะหรือวัตถุประสงค์การใช้งานได้ดังนี้

เพาเวอร์รีเลย์ (Power Relay)

เพาเวอร์รีเลย์ (Power Relay) คือ รีเลย์ที่ช่วยตรวจสอบการทำงานของวงจรไฟฟ้าที่มีความผิดปกติจากการเกิดกระแสไฟฟ้าขาด หรือกระแสไฟฟ้าเกิน และเกิดแรงดันต่ำ-แรงดันสูงได้เป็นอย่างดี โดยเพาเวอร์รีเลย์นั้นจะทำหน้าที่ตัดวงจรส่วนที่ผิดปกติออกทันที เพื่อป้องกันไม่ให้อุปกรณ์และส่วนประกอบต่างๆ ของไฟฟ้าเกิดความเสียหายได้

โซลิดสเตตรีเลย์(SSR)

โซลิดสเตตรีเลย์(SSR) เป็นรีเลย์ที่มีขนาดเล็ก โครงสร้างแตกต่างจากรีเลย์ทั่วไปคือ ไม่ใช้ส่วนของหน้าสัมผัส (Contact) ในการตัด-ต่อวงจรแต่จะใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (Semiconductor) ทำให้ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ ข้อดีคือ ลดเสียงรบกวน ตอบสนองการทำงานรวดเร็ว ป้องกันการสั่นสะเทือนและแรงกระแทก มีอายุการใช้งานนาน นิยมนำไปใช้กับอุปกรณ์ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์ เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าและเครื่องจักรอุตสาหกรรม

แลทชิ่งรีเลย์ (Latching Relay) 

แลทชิ่งรีเลย์ (Latching Relay)  คือ อุปกรณ์สลับหรือเปลี่ยนตำแหน่งการทำงานอัตโนมัติ โดยมีหลักการทำงาน คือ จ่ายกระแสไฟเข้าที่ ฝั่งขาเปิด และฝั่งขาปิดทุกครั้ง ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดหรือหน้าสัมผัสของรีเลย์ เพื่อเปิด-ปิดและสลับการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ที่อยู่ในระบบควบคุมเดียวกัน แลทชิ่งรีเลย์จะนิยมใช้ติดตั้งเข้ากับระบบควบคุมการทำงานของเครื่องมือเครื่องจักร เช่น แอร์ ปั๊มน้ำ มอเตอร์ เป็นต้น

เซฟตี้รีเลย์ (Safety Relay)

เซฟตี้รีเลย์ (Safety Relay) เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยควบคุม ตรวจสอบ และรักษาความปลอดภัยของเครื่องใช้ไฟฟ้าหลักการทำงานคือ จะตัดการทำงานของไฟฟ้าในระบบทันทีที่มีไฟเกิน ใช้งานง่ายโดยแค่นำไปติดตั้งหรือเชื่อมต่อเข้ากับอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องจักรในอุตสาหกรรม เช่น เซ็นเซอร์ม่านแสงนิรภัย(Safety Light Curtain) ปุ่มกดฉุกเฉิน(Emergency Stop Button)

ไทม์เมอร์รีเลย์ (Timer Relay) 

ไทม์เมอร์รีเลย์ (Timer Relay) มีลักษณะคล้ายนาฬิกามีทั้งแบบอนาล็อกและแบบดิจิตอล เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับกำหนดเวลาเปิด-ปิด ระบบควบคุมการทำงานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ไฟฟ้า เมื่อจ่ายหรือหยุดจ่ายกระแสไฟ รีเลย์จะเริ่มทำงานตามเวลาที่ผู้ใช้งานตั้งค่าไว้ โดยที่หน้าสัมผัสจะสามารถอยู่ในสถานะคงที่ หรือสลับตรงกันข้าม และทำให้เริ่มนับเวลาหรือหยุดเวลาจนครบกำหนดได้

เทอร์มินอลรีเลย์ (Terminal Relay) 

เทอร์มินอลรีเลย์ (Terminal Relay)  เป็นรีเลย์ชนิดประหยัดพลังงาน (Work-saving relay) มีขนาดเล็ก ซึ่งจะติดตั้งอยู่ในหน่วยรีเลย์ (Relay Units) นำไปประยุกต์ใช้งานจากแบบอินพุต-เอาต์พุต (I/O) เป็นแบบคอนโทรลเลอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้เมื่อต้องการลดการใช้พลังงาน สามารถนำไปใช้เชื่อมต่อโซลินอยด์วาล์วหรืออุปกรณ์อื่นๆ เข้ากับคอนโทรลเลอร์ เช่น PLC ได้

สเต็ปปิ้งรีเลย์ (Stepping Relay)

สเต็ปปิ้งรีเลย์ (Stepping Relay) เป็นอุปกรณ์ช่วยควบคุมและสลับตำแหน่งการทำงานอัตโนมัติของอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ที่อยู่ในวงจร ควบคุมเดียวกัน โดยมีหน้าสัมผัสและจุดเชื่อมต่อใช้งานมากกว่ารีเลย์ชนิดอื่นๆ นิยมใช้ติดตั้งเข้ากับแผงควบคุมระบบการทำงานที่มีขนาดใหญ่ เช่น การควบคุมระบบเครื่องสูบน้ำ การควบคุมกระบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น

จะเลือกซื้อรีเลย์อย่างไร ?

   หลังจากที่ท่านได้ทราบข้อมูลเบื้องต้นของรีเลย์(relay) แล้ว สิ่งสำคัญอีกอย่างที่ควรรู้ คือ จะเลือกซื้อรีเลย์(relay) อย่างไรให้เหมาะสมกับการใช้งาน ซึ่งทางเราไม่ต้องการให้ท่านเกิดปัญหาหรือว่าเลือก spec สินค้าผิดไปแล้วใช้งานไม่ได้ เราจึงอยากจะแนะนำปัจจัยสำคัญในการเลือกใช้งานดังนี้

1. แรงดันของขดลวดไฟฟ้า (coil rated voltage)

คือแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้แก่ขดลวด(coil) ให้เกิดการเหนี่ยวนำเพื่อเปลี่ยนตำแหน่งของหน้าสัมผัส(contact) ซึ่งต้องพิจารณาชนิดของแรงดันด้วยว่าเป็นแบบ AC หรือ DC เช่น 24VDC หมายความว่าต้องใช้แรงดันที่ 24VDC เท่านั้น หากมากกว่านั้นขนลวด(coil) อาจขาดได้ หรือหากต่ำกว่านั้นมาก รีเลย์(relay) ก็จะไม่ทำงาน

2. กระแสไฟ (contact rated voltage)

คือกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่หน้าสัมผัส(contact) สามารถทนได้ เช่น 10A 220VAC หมายถึง หน้าสัมผัส(contact) ของรีเลย์(relay) สามารถทนกระแสได้สูงสุดที่ 10A ในขณะที่ใช้แรงดันไฟ 220VAC

3. จำนวนและชนิดของหน้าสัมผัส (contact configuration)

ขึ้นกับจำนวนอุปกรณ์ที่นำไปต่อพ่วง เมื่อต้องการควบคุมอุปกรณ์หลายอย่าง แนะนำให้ใช้หน้าสัมผัส1ตำแหน่ง ต่ออุปกรณ์1ตัว เนื่องจากหากต่อพ่วงมากเกินไป อาจทำให้หน้าสัมผัสรับภาระมากเกินไป จนอาจทำให้รีเลย์ หรืออุปกรณ์ที่ต่อพ่วงเสียหายได้ นอกจากนี้ยังต้องดูว่าระบบที่ท่านใช้งานต้องใช้หน้าสัมผัสแบบไหน โดยเพื่อนๆจะต้องระบุด้วย จำนวน ต่อด้วยชนิดของหน้าสัมผัส ตัวอย่างเช่น 1NO, 1NC, 1NO1NC, 2NO, 2NC หรือ 2NO2NC เป็นต้น
*สำหรับมาตรฐานญี่ปุ่น มักจะแทน NO ด้วยตัวอักษร a และแทน NC ด้วยตัวอักษร b

4. ขั้วเทอร์มินอล (terminal shape)

คือรูปแบบของขั้วต่อที่จะนำไปติดตั้งใช้งาน มีหลายหลายแบบ เช่น

รูปภาพ	ขั้วเทอร์มินอล (terminal shape)
	1.Socket/plug-in ขั้วต่อชนิดติดตั้งลงบนซ็อกเก็ต(socket)
	2.Solder/tab ขั้วต่อชนิดที่จะต้องบัดกรี(solder)เข้ากับสายไฟ
	3.PCB Terminal ขั้วต่อชนิดที่ติดตั้งโดยตรงกับกับแผ่น PCB(printed circuit board)
	4.Screw Terminal ขั้วต่อชนิดที่ยึดกับสายไฟโดยใช้สกรู

คำศัพท์ที่น่าสนใจ