Un relais électronique est un interrupteur qui se commande avec une tension continue ou alternative de faible puissance. La partie interrupteur sert à piloter des charges secteur de forte puissance, jusqu’à 10 ou 16 Ampères couramment.

Les contacts des relais sont décrits avec d’une façon précise. De quoi s’agit-il lorsqu’on parle de relais SPST ou DPDT ?

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Symbole du relais (exemple)

Le symbole du relais doit inclure :

  • Quelque chose qui représente la bobine
  • Quelque chose qui représente le ou les interrupteurs (contacts).

Type et abréviations des relais

Lorsqu’on choisit ou qu’on récupère un relais, il est nécessaire de savoir de quel type de connexion il s’agit. Il existe 4 grandes familles de relais, en fonction des contacts.

Relais SPST

SPST : Single Pole Single Throw.

Le relais SPST possède 2 broches de contacts. Dans ce cas, le relais possède 4 broches au total : 2 pour les contacts, 2 pour la bobine.

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Exemple de relais SPST

ce type de relais ne peut commuter qu’une seule voie. Par exemple, il peut allumer ou éteindre une lampe (couper la phase OU le neutre).

Relais SPDT

SPDT : Single Pole Double Throw.

Le relais SPDT possède un seul contact mais avec une borne commune, un contact normalement ouvert (quand il n’y a pas de tension sur la bobine) et un contact normalement fermé (quand il n’y a pas de tension sur la bobine). Quand on applique une tension sur la bobine, on entend « clic » : la borne commune va se connecter sur le contact normalement ouvert (NO = normally open) et le contact normalement fermé (NC = normally closed) s’ouvre. Dès qu’on coupe la tension aux bornes de la bobine, on entend « clic » et le relais revient à son état de repos. On peut ainsi basculer d’un circuit à l’autre (allumer soit l’ampoule rouge soit l’ampoule verte par exemple).

Le relais SPDT possède 5 broches au total : 3 pour les contacts, 2 pour la bobine.

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Exemple de relais SPDT

Si on n’utilise pas le contact « normalement fermé » le relais SPDT est équivalent à un relais SPST.

Relais DPST

DPST : Double Pole Single Throw.

Le relais DPST est équivalent à 2 relais SPST qui fonctionnent ensemble, pilotés par la même bobine. On peut par exemple commuter 2 circuits indépendants en même temps par la même action (appliquer 12 Volts sur la bobine par exemple), ou commuter à la fois phase et neutre pour brancher un circuit électrique au secteur.

Le relais DPST possède 6 broches au total : 2 x 2 pour les contacts, 2 pour la bobine.

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Exemple de relais DPST

Relais DPDT

DPDT : Double Pole Double Throw.

Le relais DPDT est équivalent à 2 relais SPDT qui fonctionnent ensemble, pilotés par la même bobine. Le relais DPDT possède 8 broches au total : 2×3 pour les contacts, 2 pour la bobine.

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Exemple de relais DPDT

La lettre « S » ou « D » peuvent être remplacées par le nombre de contacts pilotés ensemble. Par exemple : 4PDT signifie 4 ensembles DT (12 bornes de contacts + 2 bornes de bobine).

A la place de « DT », on rencontre parfois « CO » (change-over)

Pour récapituler ces 4 types de relais :

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Les 4 types de relais : SPST, SPDT, DPST, DPDT

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Tension de bobine du relais

Pour chaque relais, il existe une tension de bobine. Elle peut être continue (5V, 12V, etc) ou alternative (110V, 230V). C’est la tension qu’il faut appliquer sur la bobine pour faire commuter le relais (entendre le « clic »). Le courant consommé dépend du type de relais et est inversement proportionnel à la tension de bobine. Dans une gamme de relais (5V, 12V, 24V, etc), la puissance de la bobine est constante

Par exemple : 12V 40mA, 24V 20mA, 48V 10mA, etc…

Pour déterminer le courant consommé par la bobine, il suffit de mesurer la résistance à l’ohmmètre et déduire le courant. C’est utile pour dimensionner l’alimentation de la commande (montage qui pilote la bobine du relais).

Si on mesure 1410 Ohms sur une bobine de relais 24V, le courant consommé par la bobine sera de 24V/1410 Ohms = 17mA. Ce sera est proportionnel à la tension appliquée, loi d’Ohm oblige.

Sur la plupart des relais, il existe une large tolérance sur la tension de bobine. La tension va souvent de 70% à 150% (ou même 200%) de la tension nominale. Une tension trop faible ne permet pas de garantir un bon contact. Une tension trop élevée va faire griller la bobine !

Exemples de relais

Relais alimenté en 12V : on peut l’alimenter de 70% à 150% de sa tension nominale de bobine (8,4V à 18V)

Relais alimenté en 5V : 3,5V – 7,5V

Pas besoin d’une alimentation régulée de précision pour faire commuter un relais !

Le pilotage de la bobine par un transistor bipolaire NPN (le plus classique) nécessite l’ajout d’une diode de roue libre en parallèle avec la bobine du relais :

Voir l’article sur la diode de roue libre.

Polarité de la tension de bobine

Sur la plupart des relais, la tension continue peut être appliquée dans n’importe quel sens sur la bobine. Il existe de très rares exceptions où la bobine du relais est polarisée. Si on applique la tension à l’envers, le relais ne commute pas.

Charges pilotables par les relais

Les relais peuvent souvent commuter un courant élevé sur de l’alternatif (250V AC), en revanche, ils ne commutent pas de tension supérieures à 20 ou 30V continus environ. Bien sur, cela dépend des modèles, mais il faut retenir que commuter une charge en tension et courant continu est une opération délicate (coupure de courant issu de panneaux solaires ou de batteries). L’arc engendré à l’ouverture du contact ne peut pas s’éteindre spontanément comme dans le cas d’un courant alternatif qui passe par zéro deux fois par période…

Relais statiques

Il existe des relais statiques : ce sont des composants qui ont la même fonction qu’un relais à bobine et contacts mais sans élément mécanique. Le contact est assuré par la conduction d’un triac piloté par optocoupleur pour garantir l’isolement électrique entre commande et puissance :

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Relais statique

Le courant maximum du côté des contacts est plus faible : un triac possède une chute de tension de 1V environ contrairement à des contacts d’un relais mécanique à bobine. Il y a aussi un très léger courant de fuite lorsque la LED n’est pas pilotée (LED éteinte). Ce courant est de 1 nA à 100 nA couramment.

Exemple de relais statique : MOC3041 et MOC3042

Défaillance des relais:

Lorsqu’un relais ne fonctionne plus, il se peut qu’on entende toujours le « clic ». On peut penser que le relais est encore bon et chercher la panne ailleurs. Pourtant, malgré le « clic », il ne se produit plus de contact. C’est parfois un piège !

On peut aussi vérifier la continuité de la bobine en mesurant à l’ohmmètre la résistance entre les 2 broches de la bobine (valeurs courantes entre 100 Ohms et quelques kOhms).

Exemple : panne de relais sur un lit motorisé Linak (relais HS)

Symptôme de la panne : « clic » audible dans le module Linak lors de l’appui sur le bouton de la commande pour faire monter ou descendre le lit mais le moteur ne se met pas en route.

Solution : remplacer les relais en faisant attention de choisir le bon modèle (SPST vs. SPDT). Vérifier l’état du transistor MOSFET en boitier TO220 sur la carte électronique.

Le relais ouvert juste pour la curiosité ressemble à cela :

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Relais 24V SPDT en panne : plus de contact malgré le « clic » lorsqu’on met 20V à 30V sur la bobine

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Relais du lit motorisé Linak

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Relais servant à piloter un moteur 24V 3A pour lit motorisé

Une fois le relais ouvert, on voit bien la bobine et le contact.

Application des relais

Les applications sont nombreuses. Les relais peuvent piloter de nombreuses charges sur le secteur, grâce à une tension isolée (non dangereuse) qu’on applique sur la bobine :

  • Chauffage électrique
  • Luminaires

Et toutes les applications où des moteurs sont commutés :

  • Porte de garage
  • Lit motorisé
  • Electroménager
  • Etc…

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Les relais peuvent aussi piloter commuter les haut parleurs d’un ampli pour éviter le ploc lorsqu’on allume l’ampli.

Article sur la temporisation pour haut parleur et amplificateur.

relais principe

Avez-vous reconnu quels composants sont des relais :) ?