Relé

Soggetti:

Introduzione
Circuiti relè
Misure con relè spento e acceso
Risoluzione dei problemi
Posizioni dei relè

Introduzione:
Il relè viene spesso utilizzato nell'elettronica automobilistica nel circuito di alimentazione dei consumatori attraverso il quale scorre molta corrente. Maggiore è l'amperaggio, più spesso è il cablaggio deve essere fatto. Il diametro del filo determina la corrente massima consentita. Vogliamo evitare il più possibile i cavi spessi, perché altrimenti i cablaggi diventerebbero troppo grandi e soggetti a interferenze. Un secondo e ancora più importante esempio di utilizzo dei relè è il controllo da parte di una ECU. Una corrente elevata è associata a più calore. Vogliamo mantenere il calore lontano dall'ECU il più possibile. Esempi di componenti elettrici controllati da un relè includono:

Ventola di raffreddamento del motore;
Corno;
Lunotto termico;
ECU;
Iniettori e bobina di accensione (motore a benzina);
Pompa di aumento del carburante;
Luci basse, alte e/o fendinebbia.

Le due immagini successive mostrano uno schema del relè e un'immagine di un relè reale. Sul relè troviamo quattro connessioni con codici standard DIN:

Ingresso corrente di controllo (86)
Controllo uscita corrente (85)
Ingresso corrente principale (30)
Uscita corrente principale (87)

Un relè trasforma una piccola corrente di controllo in una grande corrente principale. Questa è una frase standard che molti studenti e tecnici sanno pronunciare. Quando è necessario effettuare misurazioni su un circuito relè, spesso le persone rimangono confuse dalla codifica: dove scorrono la corrente di controllo e la corrente principale? E come dovrebbero essere effettuate le misurazioni per verificare se il relè funziona correttamente? I paragrafi seguenti descrivono come funziona il relè, quali tensioni si dovrebbero misurare su un relè correttamente funzionante e come si possono individuare i guasti.

L'immagine seguente mostra un relè disabilitato e abilitato.

Relè disabilitato:
L'interruttore (alloggiamento rosso) si trova nello schema tra l'uscita del relè (morsetto 85) e la massa della batteria (corpo). In realtà, questo interruttore può trovarsi sul cruscotto, ad esempio l'interruttore dei fendinebbia.
Relè abilitato:
Nel momento in cui il conducente aziona l'interruttore, i contatti si chiudono. In questo modo si chiude il circuito di corrente sul lato della corrente di controllo. Una corrente scorre dal positivo della batteria, attraverso 86, la bobina del relè, e tramite 85 e l'interruttore verso massa. Poiché la corrente scorre attraverso la bobina, diventa magnetica e chiude l'interruttore tra i pin 30 e 87. Anche lì ormai si crea un circuito chiuso. Una corrente principale scorre attraverso il positivo della batteria, attraverso il fusibile fino al morsetto 30 del relè, dopodiché la corrente viene alimentata all'utenza tramite il morsetto 87. Il consumatore si accende.

Le immagini spesso mostrano una lampada come consumatore. In realtà si tratta ovviamente di altre utenze/attuatori elettrici. Per un circuito relè non importa quale tipo di utenza viene controllata.

La corrente di controllo attraverso un relè è solitamente compresa tra 150 e 200 mA (0,15 – 0,2 A). La corrente principale può arrivare fino a 20 o 50 A. La corrente principale massima consentita è spesso indicata sulla custodia del relè.

Circuiti relè:
Con un relè, una corrente di controllo a bassa corrente viene attivata da un interruttore che possiamo azionare manualmente o da a unità di controllo (ECU). Il circuito con la ECU si trova nella maggior parte dei veicoli moderni.

Un relè può essere collegato al positivo o a terra. Per il funzionamento di un relè non importa se viene acceso tramite alimentazione o massa: non appena il relè riceve un positivo e un meno, la corrente scorre attraverso la bobina. Le tre immagini seguenti mostrano un circuito di terra con interruttore e ECU e un circuito positivo.

Le versioni in cui un dispositivo di controllo inserisce e disinserisce la corrente di controllo presentano diversi vantaggi:

Il conducente può comandare alla centralina di accendere l'utenza. Ciò può avvenire tramite un interruttore sul cruscotto, oppure tramite il computer digitale di bordo (possibilmente tramite lo schermo multimediale);
La ECU può accendere e spegnere il relè da sola in risposta ad un segnale del sensore (ad esempio: temperatura del motore alto, ventola accesa) o spegnere la pompa del carburante quando viene registrato un incidente dalla centralina dell'airbag. Il controllo da parte dell'ECU offre quindi comfort, ma anche un maggiore grado di sicurezza.

Negli schemi di questa figura, il terminale 86 è considerato un ingresso e 85 è considerato un'uscita. In pratica, vediamo regolarmente i produttori invertire questi pin: 85 volt entrano in 12 e 86 è collegato a terra. Il relè può quindi essere nuovamente collegato al positivo o alla massa. Spesso è possibile verificarlo nello schema, altrimenti le misurazioni mostreranno come è collegato il relè nel veicolo.

Misure con relè spento e acceso:
L'introduzione descrive come vengono create la corrente di controllo e la corrente principale. Quando un'utenza non funziona più, di solito viene prima letta la memoria guasti e misurata la tensione attraverso l'utenza. Subito Misurazione V4 è possibile determinare se è presente una resistenza di transizione o un'interruzione nell'alimentazione o nella terra. Quando un filo è rotto, a fusibile è difettoso, oppure un interruttore rimane in posizione "aperto", misuriamo un valore diverso da 3 volt in V4 e/o V0: in altre parole, sta succedendo qualcosa. Questa sezione mostra misurazioni di esempio per controllare le tensioni sul relè. Assumiamo la situazione in cui 86 è l'ingresso e 85 l'uscita del lato corrente di controllo. Il paragrafo precedente spiegava che questo a volte viene invertito dai produttori.

Relè disabilitato:
Questo testo riguarda le misure mostrate nelle quattro immagini sottostanti. Con un relè spento misuriamo con multimetro la tensione sui quattro pin (86, 85, 30 e 87) rispetto a terra (corpo o con una pinza a coccodrillo sul terminale di terra della batteria).

Misura 1: l'ingresso del lato corrente di controllo del relè (pin 86) contiene 12 volt (o 24 volt per un veicolo commerciale);
Misura 2: la tensione non si consuma con relè spento, quindi è 12 volt sul pin 85;
Misura 3: all'ingresso del lato corrente principale (pin 30) sono presenti 12 volt;
Misura 4: poiché il relè non è eccitato, l'interruttore del relè è aperto e sul pin 87 è presente una tensione di 0 volt.

Terminale 86:	12 v
Terminale 85:	12 v
Terminale 30:	12 v
Terminale 87:	0 v

Relè abilitato:
L'interruttore è chiuso. I terminali A1 e A2 sono collegati tra loro. Il circuito di controllo viene chiuso e inizia a circolare una corrente di controllo. Con un relè acceso, misuriamo nuovamente la tensione sui quattro pin (86, 85, 30 e 87) rispetto a terra.

Misura 1: all'ingresso del lato corrente di controllo del relè sono presenti 86 volt (pin 12);
Misura 2: la tensione viene consumata a relè acceso e convertita in magnetismo, quindi è 0,1 volt sul pin 85;
Misura 3: all'ingresso del lato corrente principale (pin 30) sono presenti 12 volt;
Misura 4: poiché il relè è eccitato, l'interruttore nel relè è chiuso e sul pin 87 è presente una tensione di 12 volt.

Terminale 86:	12 v
Terminale 85:	0,1 v
Terminale 30:	12 v
Terminale 87:	12 v

Risoluzione dei problemi:
Se l'utenza/l'attuatore non funziona correttamente, possiamo misurare le tensioni sui collegamenti dei relè per determinare la causa del malfunzionamento. Se un relè non si accende, la causa potrebbe essere un relè difettoso, ma se il fusibile è difettoso e il relè non riceve tensione in ingresso, non può commutare nulla. Con quattro misurazioni sul relè (sempre rispetto a massa) possiamo escludere molto e ricercare più specificatamente l'esatta interruzione.

Anomalia 1: il relè non si accende
Il relè è collegato a terra tramite l'interruttore, ma non scorre corrente di controllo. Di conseguenza non circola corrente principale. La tensione sul pin 87 rimane 0 volt. Ciò dà luogo alla misurazione degli altri pin del relè. Dopo l'accensione viene misurata la differenza di tensione tra i pin 86 e 85 e qui vengono misurati 12 volt. In questa situazione la bobina è interrotta.

La differenza di tensione su un relè correttamente funzionante è di 12 volt, perché la tensione è stata esaurita. Con questa misurazione sembra OK, ma non lo è. Con una bobina interrotta misuriamo anche 12 volt, perché sui perni di misurazione viene misurata una differenza di 12 volt: 12 volt entrano nel perno di misurazione rosso e sul perno di misurazione nero - attraverso l'interruttore chiuso - si legge 0 volt.

Se si sospetta che la bobina del relè sia rotta, è possibile misurare la resistenza. Il relè deve essere smontato e non più parte del circuito di potenza. Possiamo misurare la resistenza tra i pin 86 e 85 sulle connessioni relè separate.

resistenza attraverso la bobina: circa da 60 a 80 ohm: OK
resistenza attraverso la bobina: infinitamente alta (1. o OL): interruzione

Anomalia 2: il relè non si accende
Quando si aziona l'interruttore (alloggiamento rosso) o dopo l'accensione della ECU, l'utenza rimane spenta. La misura sul pin 85 misura 12 volt rispetto a terra. Da ciò possiamo concludere che la tensione non è stata consumata nella bobina, quindi la bobina non è diventata magnetica.

Una misurazione della differenza tra il pin 85 e il pin A1 dell'interruttore mostrerà se il filo è interrotto o se il problema si verifica nell'interruttore:

Differenza di tensione tra 85 e A1: 12 volt: filo rotto
Differenza di tensione tra 85 e A1: 0 volt: il problema non è nel filo.

Quando il filo è a posto, ci sono 12 volt su entrambi i lati del filo, il che significa che misuriamo una differenza pari a 0. Se misuriamo una differenza di 12 volt attraverso l'interruttore (A1 rispetto ad A2), l'interruzione è nell'interruttore. In altre parole: l'interruttore rimane aperto. Misuriamo questi 12 volt anche quando l'interruttore non è azionato.

Guasto 3: l'utenza rimane accesa.
Un possibile reclamo da parte del cliente è che la ventola di raffreddamento del veicolo continua a funzionare anche se il veicolo è parcheggiato e chiuso a chiave per un certo periodo. Il cliente lo ha notato dal rumore proveniente dal ventilatore. Un'altra possibilità è che un cliente segnali un problema di corrente di dispersione: la batteria è sempre scarica dopo un periodo di inattività relativamente breve, mentre lo stato della batteria e del sistema di ricarica è in ordine. Ne riparleremo allora corrente di dispersioneo un file consumatore clandestino.

Le misurazioni mostrano che non scorre corrente di controllo (sul pin 85 sono presenti 12 volt), ma circola una corrente principale.

In questo caso la causa è un interruttore del relè “inceppato”. L'interruttore tra 30 e 87 rimane chiuso anche se la bobina non è magnetica. La causa potrebbe essere la vecchiaia, in cui i contatti vengono bruciati.

Guasto 4: il relè si accende, ma l'utenza non funziona
Quando si accende il relè, nella maggior parte dei casi si sentirà chiudere l'interruttore tra 30 e 87. Il pin 86 ha 12 volt e il pin 85 ha 0,1 volt rispetto a terra. Ciò significa che scorre una corrente di controllo e la tensione nella bobina viene consumata. Il circuito di controllo è quindi OK.

Il pin 30 ha 0 volt rispetto a terra. Il relè ha chiuso il circuito principale, ma se non entra nulla non si può commutare nulla. In questo caso il fusibile è difettoso.

Een fusibile non si rompe e basta. La corrente attraverso il fusibile è troppo elevata, quindi è importante ricercarne la causa. Ad esempio, è possibile che al fusibile siano collegati troppi consumatori (si pensi a più collegamenti da 12 volt per gli accessori) oppure in passato potrebbe essere stato installato un fusibile con il valore sbagliato.

Guasto 5: il relè si accende, ma l'utenza non funziona
Quando le tensioni sui quattro collegamenti del relè sono corrette, si può essere sicuri che il relè sia controllato correttamente, che le tensioni di ingresso siano corrette e che il relè funzioni correttamente. La tensione sul pin 87 diventa 12 volt quando il relè è acceso e diventa nuovamente 0 volt quando è spento.

Se il consumatore non funziona, c'è una buona probabilità che il consumatore stesso sia difettoso, o che ci sia un filo rotto tra il relè e il consumatore, o tra il consumatore e la terra. In tal caso, una misurazione V4 del consumatore fornirà una soluzione per determinare la posizione del guasto.

Quando la tensione sull'utenza è uguale alla tensione della batteria, cioè 12 volt, l'utenza è difettosa. In questo esempio il filamento del lampada rotto.

Guasto 6: il relè si accende, l'utenza funziona ma non abbastanza bene
Il consumatore funziona, ma a metà potenza. In una lampada questo può essere riconosciuto da una luce debole, che è particolarmente evidente se sono accese più lampade e una di esse differisce in luminosità. Un consumatore potrebbe anche essere un motore elettrico che gira lentamente o un clacson che produce troppo poco suono. In tal caso inseriamo a Misurazione V4 verso la sezione di flusso principale. Il relè accende l'utenza, quindi non dobbiamo concentrarci sulla parte della corrente di controllo.

Con la misurazione V4 nell'immagine in basso a sinistra vediamo che la lampada brucia a 9 volt, mentre la tensione della batteria è di 12 volt. Nel V3 (da batteria positiva a lampada positiva) viene misurata una differenza di tensione di 3 volt. Questo si perde nel circuito positivo. Le misurazioni successive mostreranno se la perdita di tensione si verifica prima del relè, nel relè o dopo il relè (tra il pin 87 e B1). L'immagine in basso a destra mostra che la differenza di tensione ai capi del relè (30 rispetto a 87) è di 3 volt. La perdita di tensione si verifica nel relè. I contatti dell'interruttore sono sporchi o bruciati, causando una resistenza di transizione.

Stesse caratteristiche:
A causa dell'ampia descrizione dei guasti e delle immagini di grandi dimensioni, qui è riportato un riepilogo dei diversi guasti e delle cause:

memorizzare 1: il relè non si accende perché la bobina del relè è rotta. La corrente non può più fluire attraverso la bobina, il che significa che la bobina non può più diventare magnetica. La rottura può essere rilevata con una misurazione della resistenza: intorno ai 60-80 ohm va bene, infinitamente alto significa un'interruzione;
memorizzare 2: il relè non si accende perché il filo tra il pin 85 (uscita corrente di controllo) nell'interruttore è interrotto. In tal caso la tensione sul pin 85 rimane a 12 Volt, anche quando è acceso;
memorizzare 3: il relè si inserisce, facendo restare accesa l'utenza. La tensione sul pin 87 rimane 12 volt, anche se il relè non è attivato. Ciò può essere notato facendosi vedere o ascoltando, ma in modo “silenzioso” (clandestino) consumatore, la batteria è scarica;
memorizzare 4: il relè si accende, ma l'utenza non funziona a causa di un fusibile difettoso;
memorizzare 5: poiché il consumatore è difettoso, non funziona più. Le quattro misurazioni sul relè escludono che si tratti del controllo;
memorizzare 6: una resistenza di transizione fa sì che l'utenza/l'attuatore funzioni meno bene. La misurazione V4 può essere utilizzata per rilevare la posizione della resistenza di transizione. Nell'esempio viene misurata una differenza di tensione sull'interruttore tra 30 e 87, il che dimostra che è presente una perdita di tensione dovuta alla resistenza di transizione nel relè.

conclusione:
Le sei possibili cause di guasto che possiamo incontrare nei veicoli dimostrano l'importanza delle conoscenze e delle competenze per misurare le tensioni sui relè. La misurazione dei quattro collegamenti fornisce rapidamente una direzione di ricerca e si capisce rapidamente se qualcosa sta andando storto nella corrente di controllo di ingresso o uscita, nell'ingresso o nel deflusso della corrente principale o nel relè.

Posizioni dei relè:
I relè sono spesso montati in un unico posto nell'auto. Questo può trovarsi nella scatola dei fusibili (come mostrato in figura) o su una piastra relè separata. Potrebbero anche essere montati dei relè nel vano motore, come il relè della ventola di raffreddamento del motore. Le posizioni dei relè si trovano nel manuale di istruzioni dell'auto e/o nella documentazione dell'officina.

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