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Relais Électromécaniques : fonctionnement, bobines AC ou DC, à contacts NO/NF (travail/repos), modèles mono et bistables (cours de synthèse – électronique)

Cours relais électromécanique de synthèse, résumé électronique de fonctionnement avec schéma bobine DC/AC et contacts NO/NF tuto

Bon nombre d’entre vous sont certainement déjà familiers avec les relais électromécaniques. Mais cela dit : connaissez vous les différents types de bobinages et contacts qui existent ? Connaissez-vous les modèles bistables, à simple ou double commande ? Et savez-vous quelles sont les limites des contacts, tant en tension qu’en courant ?

Voilà plusieurs points, parmi tant d’autres, que je vous propose d’approfondir aujourd’hui (dans ce mini « cours d’électronique », ou plutôt, « tour d’horizon généraliste », sur les principales choses à savoir au sujet des relais électromécaniques). Par contre, ceci est avant tout destiné aux débutants en électronique ; c’est pourquoi je simplifierai au maximum les choses, et me limiterai à l’essentiel. Ainsi, tout le monde pourra suivre … en tout cas je l’espère 😉

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Remarque : ici, je vous partage uniquement mes connaissances, en tant que passionné d’électronique. Gardez bien à l’esprit que je ne suis ni prof, ni enseignant, ni ingénieur, ni même expert en la matière. C’est pourquoi ce « cours de synthèse » comportera peut-être des oublis, des imprécisions, ou des coquilles. Si tel est le cas, n’hésitez pas à m’en faire part en zone commentaire. Ainsi, je pourrais améliorer ce contenu, afin qu’il soit de la meilleure qualité possible ! Dans tous les cas, merci par avance pour tous vos retours, sincèrement !

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Module relais arduino multi tensions et voies, modèle pouvant être alimenté en 5V 12V ou 24, disposant de 1, 2, 4, 6, ou 8 sorties de puissanceModule RELAIS pour Arduino (5V, 12V, ou 24V)
(disposant de 1, 2, 4, 6, à 8 sorties/voies)

Les relais électromécaniques, en quelques mots (à quoi ça sert, et comment ça marche)

Basiquement, comme son nom l’indique, un « relai électromécanique » est un dispositif permettant de relayer une information électrique à une partie mécanique.

Mais lorsqu’on parle de relais en électronique ou électrotechnique, on entend plus précisément :

  • un dispositif se pilotant avec un faible courant ou une faible tension en entrée, et pouvant piloter un fort courant ou une « haute » tension en sortie (avec une isolation galvanique au passage, car seul un champ électromagnétique fait le lien entre bobine d’entrée et contacts de sortie)
  • un dispositif fonctionnant en « tout ou rien » (c’est à dire avec une position « active », et une position « au repos »)

En fait, un relai électromécanique est un tout simplement un interrupteur mécanique, à commande électrique 😉

Physiquement parlant, ce type de relais est composé de 2 parties distinctes :

  • une bobine (qui agit en tant qu’électroaimant, lorsque soumis à une tension / un courant)
  • un ou plusieurs contacts mécaniques (dans une position donnée lorsque le relais est « au repos », et dans une autre position, lorsque la bobine est alimentée)

Pour vous illustrer cela, voici un exemple de relais électromécanique, vous montrant ces deux parties :

Composition interne relais Finder 12V, exemple pour tuto élec avec présentation bobine électro-aimant, contacts et broches de connexion

Maintenant, voyons ce même relais de façon schématique, et comment ses contacts se font, selon si la bobine du relais est alimentée électriquement ou non :

Fonctionnement relais électromécanique en schéma, avec vue interne bobinage, ressort de rappel, et contacts électriques selon champ magnétique

Nota : on parle parfois de « contacteurs », au lieu de dire « relais électromécaniques » (enfin, surtout en électrotechnique !). Mais en fait, c’est la même chose, pour ainsi dire (à ceci près que les courants ou tensions commutés peuvent être bien plus élevés que chez nous, en électronique).

Le saviez-vous ? les relais peuvent également servir à faire des « opérations logiques » (combinatoire de type ET, OU, NON, …), selon leurs combinaisons et types de contacts internes. C’est en effet une solution simple, et peu coûteuse. Mais cela tend à disparaître, avec l’intégration de plus en plus d’électronique, dans les tableaux électriques de commande (là où on trouve le plus de relais, en clair).

Pour plus d’infos encore, n’hésitez pas à faire un saut sur la page Wikipédia sur les relais électromécaniques.

Relais à bobines DC ou AC (courant continu ou alternatif)

Comme évoqué précédemment, un relais électromécanique est constitué d’une bobine et de contacts mécaniques. Cette bobine est soit non alimentée, soit alimentée électriquement (lorsqu’on souhaite faire bouger les contacts du relais). Mais cette bobine doit être alimentée convenablement, selon ses caractéristiques propres (niveaux et types de tension et courant qui lui correspondent, donc).

Pour faire simple, les bobines peuvent être réparties dans deux catégories distinctes :

  • des bobines DC (« direct current »), qui doivent donc être alimentées en courant continu
  • des bobines AC (« alternative current »), qui doivent être alimentées en courant alternatif

Généralement, cela est clairement indiqué sur la coque du relais, que ce soit par du texte ou des symboles (de type « = » pour une tension d’alim continue, ou « ≃ » pour une tension d’alim alternative). À noter qu’on retrouve parfois des symboles plus ou moins approchant/variés, selon les fabricants.

Du reste, voici quelques exemples pratiques de valeurs indiquées sur des relais (concernant la bobine, j’entends) :

  • « Coil 12VDC » : ici, il faudra alimenter votre bobine en 12 volts / courant continu (« coil » étant la traduction anglaise du mot « bobine »)
  • « 230VAC 50Hz » : dans ce cas, il faudra alimenter votre bobine en 230 volts efficaces / courant alternatif à 50 Hertz (ce qu’on retrouve très souvent, en France)
  • « 5V= » : là, une tension continue de +5V sera nécessaire pour commuter les contacts du relais
  • « ~400V » : ici, il faudra fournir une tension de 400 volts alternatifs à la bobine, pour actionner les contacts du relais
  • enfin parfois, vous retrouvez d’autres symboles encore, mais qui rassurez-vous, sont généralement suffisamment explicites pour savoir de quoi on parle !

Important : lorsqu’on travaille en courant continu, on peut tomber sur des relais pouvant être polarisés, mais cela est plutôt rare/spécifique (c’est lorsqu’il y a une diode de roue libre intégrée dans le relais, ou dans le cas d’un relais bistable etc.). Dans ce cas particulier, il suffit de respecter la polarité de la bobine !

Remarque : les tensions spécifiées par les fabricants sont des tensions nominales à appliquer au niveau des bobinages, pour qu’un relais actionne convenablement ses contacts. Cela étant dit, il y a toujours une marge de tolérance, plus ou moins importante, au niveau de la tension d’alim applicable. Par exemple, certains relais auto 12V fonctionnent parfaitement bien entre 11 volts (tension de batterie quand le démarreur est lancé) et 14 volts (tension de batterie lorsqu’elle est rechargée par l’alternateur). Mais attention, car ces tolérances peuvent grandement varier d’un constructeur à l’autre. Du coup, reportez-vous toujours à la fiche technique du relais que vous envisagez d’utiliser, dans la mesure du possible !

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Module relais arduino multi tensions et voies, modèle pouvant être alimenté en 5V 12V ou 24, disposant de 1, 2, 4, 6, ou 8 sorties de puissanceModule RELAIS pour Arduino (5V, 12V, ou 24V)
(disposant de 1, 2, 4, 6, à 8 sorties/voies)

Topologie des contacts (NO/NF, travail/repos) : par exemple 1T, 1R, 1RT, 2RT, …

De base, un relais électromécanique est composé d’au moins une bobine et un contact mécanique. Mais à cela peut bien évidemment s’ajouter un à plusieurs autres contacts mécaniques, pour compléter ses fonctionnalités. Ces contacts peuvent être de différents types, et c’est ce que nous allons voir ici.

Basiquement, il existe 2 catégories de contacts (attention aux dénominations, qu’il ne faut pas mélanger !) :

  • les contacts à fermeture (F) : ils sont normalement ouvert (NO) au repos, et se fermeront lorsque la bobine sera alimentée. On les dénomme aussi « contact travail » (T), car ils se « mettent au travail » lorsque la bobine les commande
  • les contacts à ouverture (O) : ils sont normalement fermés (NF) au repos, et s’ouvriront lorsque la bobine sera alimentée. On les appelle aussi « contact repos » (R), car ils se « mettent au repos » lorsque la bobine les commande

En d’autres termes, un contact NO (ou F ou T) est un contact qui va se fermer (« faire contact ») sous l’action de la bobine. Et un contact NF (ou O ou R) est un contact qui sa s’ouvrir (« couper le contact ») sous l’action de la bobine (qui est un électroaimant, je rappelle).

Nota : les contacts NO et NF sont de simples « interrupteurs », pour ainsi dire. Mais ils peuvent également être jumelés ensembles, au niveau de leur entrée, pour former un « inverseur ». Ainsi, vous aurez un contact travail (T) + un contact repos (R) reliés ensembles, formant un contact RT (disposant donc d’une entrée commune, d’une sortie normalement ouverte, et d’une sortie normalement fermée, les sorties changeant d’état simultanément sous l’effet de la bobine). Si ce n’est pas très clair, ne vous inquiétez pas ! Car je vais vous schématiser tout cela un peu plus bas, en image 😉

À cela s’ajoute le fait qu’un relais peut héberger un ou plusieurs contacts en son sein, fussent-ils simples (à ouverture ou à fermeture) ou inverseurs (jumelés, donc). Pour quantifier cela, un chiffre devant le type de contact spécifie le contenu interne d’un relais. Par exemple :

  • 1T signifie un contact simple à fermeture (c’est à dire un contact qui se « met au travail », sous l’action de la bobine)
  • 1R signifie un contact simple à ouverture (c’est à dire un contact qui se « met au repos », sous l’action de la bobine)
  • 1RT signifie qu’il y a un seul contact inverseur dans le relais (ce contact disposant d’une entrée, redirigée vers une sortie normalement ouverte, et une sortie normalement fermée ; le tout s’inversant sous l’effet de la bobine)
  • 1T+1R signifie que le relais dispose de 2 contacts simples, isolés l’un de l’autre ; l’un étant normalement ouvert, et l’autre normalement fermé (le tout s’activant sous l’effet de la bobine)
  • 2RT signifie deux contacts inverseurs (2 fois 1RT, si vous préférez ; chaque 1RT étant isolé de l’autre)
  • 3T signifie qu’il y a trois contacts simples, de type travail, isolés les uns des autres, dans le relais
  • 4RT signifie quatre contacts inverseurs (4 fois 1RT, si vous préférez ; chaque 1RT étant isolé des autres)
  • 5R signifie qu’il y a cinq contacts simples, de type repos, isolés les uns des autres, dans le relais
  • 2R+3T signifie qu’il y a deux contacts repos et trois contacts travail, dans le relais (tous isolés les uns des autres)
  • et vous pouvez imaginer ici, avant ou après, toutes les combinaisons possibles (la seule limite étant ce que les fabricants nous mettent à disposition !)

En image, pour vous aider à visualiser, voici la représentation graphique des contacts les plus communs d’un relais électromécanique (qu’ils soient simples, comme des « interrupteurs », ou jumelés, comme des « inverseurs ») :

Différents types de contacts relais NO NF, mais aussi RT 2RT et plus, avec présentation contact à ouverture ou fermeture, et notation SPST SPDT et DPDT

Remarque : ici, j’ai seulement représenté les cas les plus communs/simples, où l’on ne retrouve que des contacts secs (francs, donc non temporisés/retardés). Toutefois, sachez qu’il existe des relais « spécialisés » beaucoup plus complexes que cela, au niveau de leurs contacts. En effet, certains relais ont une base sur laquelle on peut greffer des « extensions », apportant ainsi des contacts supplémentaires. On retrouve cela couramment en électrotechnique, on l’on compose ses relais selon ses besoins (approche modulaire). Mais là, on s’éloigne vraiment de ce qui se fait en électronique !

Encore une fois, faites bien attention aux dénominations des contacts. Car certains fabricants peuvent parler de contacts O et F, pour respectivement désigner des contacts NF ou NO. Dans ce cas, c’est juste une question de point de vue qui détermine la dénomination. En effet : un contact NO (« normalement ouvert » au repos) est parfois noté « F », pour dire qu’il s’agit d’un contact « à fermeture », lorsque la bobine est alimentée ; de même, un contact NF (« normalement fermé » au repos) est parfois noté « O », pour dire qu’il s’agit d’un contact « à ouverture », lorsque la bobine est actionnée..

Du coup, pour ne pas vous perdre ou vous tromper, pensez à toujours vous référer à la fiche technique du relais que vous comptez utiliser ! Sinon, vous pouvez très bien vous méprendre, quant aux types de contacts figurant à l’intérieur … !

Enfin, sachez qu’on retrouve également certaines notations anglaises, pour définir les contacts d’un relais, du type :

  • SPST, acronyme de « single pole, single throw » (1 entrée vers 1 sortie, en quelque sorte), en sachant que ce contact peut être de type :
    • à ouverture (« NC », signifiant « normally closed », donc « normalement fermé » ou NF en français) ; on parle alors de contact « SPST NC »
    • à fermeture (« NO », signifiant « normally open », donc « normalement ouvert » ou NO en français) ; on parle alors de contact « SPST NO »
  • SPDT, acronyme de « single pole, double throw » (1 entrée vers 2 sorties, comme le contact « 1RT » par exemple)
  • DPDT, acronyme de « double pole, double throw » (2 entrées ayant chacune leurs sorties, à l’image d’un contact « 2RT » par exemple)
  • 3PST, acronyme de « triple pole, single throw » (3 entrées ayant chacune leur sortie)
  • SP3T, acronyme de « single pole, triple throw » (1 entrée vers 3 sorties, pour ainsi dire) ; remarque : ici, une des 3 sorties peut être « neutre/inaccessible », dans le cas d’un inverseur à 3 positions par exemple (où il y aurait une partie mécanique médiane/centrale neutre, faisant qu’il n’y aurait en fait que 2 sorties physiques réellement accessibles)
  • et je vous passe les autres combinaisons possibles et imaginables (SP3T, 4PST NO, 4PST NC, 4PDT, 4P3T, …) !

J’espère ne pas trop vous avoir embrouillé ici, mais il est important de connaître toutes ces désignations, ou tout du moins, en comprendre leur logique de notation 😉

Pouvoir de coupure (intensité max)

Une chose à noter au niveau des contacts d’un relais est leur pouvoir de coupure. C’est à dire le niveau de courant maximum que les contacts d’un relais sont à même de supporter, sans dommage. Car oui, les contacts ont des limites spécifiques, qui diffèrent d’un type/modèle de relais à l’autre.

Voici quelques exemples de courant et tension spécifiés pour les contacts de relais, pour bien illustrer ce dont je parle ici :

  • si vous utilisez un relais noté « 10A 250V~ » au niveau des contacts, cela signifie que ces derniers peuvent supporter jusqu’à 10 ampères sous 250 volts efficaces (courant alternatif)
  • si vous utilisez un relais noté « 40A 12VDC » au niveau des contacts, cela signifie que ces derniers peuvent supporter jusqu’à 40 ampères sous 12 volts (en courant continu)
  • si vous utilisez un relais noté « 2A 30VDC / 1A 125VAC » au niveau des contacts, cela signifie que ces derniers peuvent commuter :
    • soit jusqu’à 2 ampères sous 30 volts continus (noté « DC », pour « direct current », donc « courant continu »)
    • soit jusqu’à 1 ampère sous 125 volts alternatifs (noté « AC », pour « alternative current », donc « courant alternatif »)

Nota : concernant les tensions et courants indiqués au niveau des contacts d’un relais, le courant spécifié est le courant max admissible par les contacts, tandis que la tension spécifiée correspond à la tension nominale d’utilisation de ces contacts. Ne confondez donc pas les deux (max et nominal, j’entends !).

Important : de manière générale, partez du principe que si un contact est seulement spécifié pour du courant alternatif (AC), alors ils n’est pas fait pour du courant continu (DC). Et vice-versa, d’ailleurs ! En effet, bien que cela puisse fonctionner en pratique, du moins la plupart du temps, l’isolement et les matériaux utilisés au niveau du contact peuvent ne pas être appropriés à l’usage que vous en faite. Par exemple, il faut savoir que les contacts prévus pour du courant alternatif ne sont pas forcément conçus pour supporter un flux d’électrons unidirectionnel (comme du courant continu) ; du coup, dans ce cas, si vous faites passer du courant DC « intense » au niveau des contacts prévus pour du courant AC, alors il peut se créer un arc et une soudure des lames de contact, provocant ainsi l’endommagement irréversible du relais. Par contre, si les contacts d’un relais sont notés AC/DC, alors vous pouvez y faire passer les deux types de courant !

Enfin, de manière plus générale, veillez à toujours faire passer des courants inférieurs aux valeurs max supportables par les contacts du relais, sans quoi la durée du relais pourrait être passablement écourtée ! Perso, je prends au minimum 20% de marge (par exemple, si j’utilise un relais pouvant supporter jusqu’à 10 ampères au niveau de ses contacts, alors je ne dépasse pas 8A de courant) ; bien sûr, libre à chacun de faire comme il veut, ici 😉

Le saviez-vous ? parfois, au sein d’un même relais, il arrive que certains contacts peuvent admettre plus de courants que d’autres. Ceci est généralement bien spécifié dans la fiche technique du relais, et parfois même, écrit à même le corps du relais. C’est d’ailleurs le cas sur les relais automobiles « standard », par exemple, où l’on peut voir écrit « NO:40A et NF:30 » ; cela signifie que les contacts normalement ouverts (NO) peuvent supporter jusqu’à 40 ampères, tandis que les contacts normalement fermés (NF) sont « limités » à 30 ampères.

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Module relais arduino multi tensions et voies, modèle pouvant être alimenté en 5V 12V ou 24, disposant de 1, 2, 4, 6, ou 8 sorties de puissanceModule RELAIS pour Arduino (5V, 12V, ou 24V)
(disposant de 1, 2, 4, 6, à 8 sorties/voies)

Pourquoi mettre une diode de roue libre au niveau d’une bobine de relais, parfois ?

Basiquement, une bobine peut se voir comme un élément qui se charge et se décharge en courant (à l’image d’un condensateur, qui lui, se charge et se décharge en tension). Mais au delà de ça, il y a une propriété particulière qui nous intéresse ici, concernant cette bobine.

En fait, une propriété caractéristique des bobines est son opposition à toute variation de courant. Et plus précisément, plus la variation de courant est rapide, plus l’opposition est forte. C’est pourquoi, de manière simplifiée, on peut dire que :

  • lorsqu’on travaille en courant alternatif AC (sinusoïdal, j’entends), les variations « lentes/douces » de tension induisent des oppositions « lentes/douces » de courant
  • lorsqu’on travaille en courant continu DC (en « tout-ou-rien », j’entends), les variations « brusques » de tension induisent des oppositions « brusques » de courant

Comme vous pouvez l’imaginer, c’est en « mode DC tout-ou-rien » (alim/coupure franche d’alimentation) que cette « forte opposition » aux variations de courant va potentiellement nous poser soucis. Et plus exactement, au moment de la coupure du courant.

En effet, comme une bobine tend à s’opposer aux brusques variations de courant, celle-ci « ne voudra pas » que le courant s’arrête brusquement. Du coup, par les lois de la physique, en résultera l’apparition d’une tension négative (parfois « très » élevée), aux bornes de la bobine (le flux magnétique de celle-ci induisant un courant, et donc, une tension). Et c’est cette tension négative (« générée » par la bobine) qui peut être potentiellement destructrice, notamment pour les composants électroniques de commande ; en effet, si le pilotage DC tout-ou-rien de la bobine est assurée par un transistor, alors ce dernier pourrait ne pas supporter une forte « tension inverse » à ses bornes.

Il faut donc à tout prix « évacuer » les courants induits par une bobine, lorsqu’on coupe son alimentation en courant continu. Ainsi : pas de surtension négative générée, et donc, pas de risque pour les composants électroniques de pilotage environnants !

Comment faire cela ? Le plus simple est de mettre une diode « à l’envers », en parallèle de la bobine, comme visible ci-dessous.

Diode de roue libre relais, explication fonctionnement avec courant de décharge bobine au travers de la diode, en courant continu DC élec

Ici, l’état de la diode sera :

  • bloqué lorsque la tension d’alimentation de la bobine sera positive
  • passant lorsque la tension induite par la bobine sera négative, et supérieur à son seuil de conduction (0,6 volts environ, généralement) ; et ce,  jusqu’à ce que « tout » le courant emmagasiné par la bobine soit déchargé

Au final, comme une diode a une tension de seuil bas (environ 0,6 volts), la tension induite par la bobine du relais se retrouvera écrêtée à cette valeur (-0,6 volts) et assurera donc son rôle de protection, vis à vis des organes de pilotage du relais.

Et c’est cette diode qu’on appelle « diode de roue libre », car elle permet d’assurer la continuité du courant lorsqu’on coupe l’alimentation d’une bobine, le temps que cette dernière se décharge.

Nota : une « diode de roue libre » n’est pas un modèle de diode en particulier. Basiquement d’ailleurs, n’importe quelle diode de base pourrait faire office de diode de roue libre. À ceci près que celle-ci doit pouvoir supporter le courant induit par la bobine, le temps qu’elle se décharge en courant. Perso, la plupart du temps et si ce n’est pas critique, j’utilise simplement des diodes de redressement type 1N4007, pour faire ce travail (parce qu’il m’en reste « des tonnes » dans mes tiroirs !).

En synthèse, une diode de roue libre est donc une diode que l’on met en parallèle d’une charge inductive (pilotée en courant continu « tout-ou-rien »), pour éviter toute surtension négative à la coupure. Celle-ci n’est pas obligatoire, mais reste indispensable si le pilotage de la bobine est fait par des composants électroniques (transistors).

Les relais mono et bistables

Les relais électromécaniques peuvent être de type monostable ou bistable ; ces états (stables) se considèrent en l’absence de courant. Ainsi, lorsqu’on coupe l’alimentation du relais (au niveau de sa bobine), alors :

  • si les contacts de ce dernier ne peuvent être que dans une seule et même position possible, alors on dit qu’il n’y a qu’un état stable (mono-stable)
  • si les contacts de ce dernier peuvent être dans une position ou dans une autre, alors on dit qu’il y a deux états stables (bi-stable)

La plupart du temps, historiquement, on ne retrouvait « que » des relais monostables. Ceux-ci étaient simples et « peu coûteux » à fabriquer, car les relais mono-stable sont simplement constitués :

  • d’une bobine, agissant comme un électroaimant, pour manœuvrer les contacts dans un sens
  • d’un ressort de rappel, pour ramener les contacts dans l’autre sens (leur position « au repos », ou « initiale » si vous préférez)
  • et de contacts manœuvrables

Ici il n’y a effectivement qu’un seul état stable, qui est celui « au repos », où le ressort de rappel maintient mécaniquement manœuvrés les contacts dans une position « stable ». L’autre état, lorsque la bobine du relais est alimentée, est dit « instable », car il nécessite du courant électrique pour être maintenu (et à la moindre coupure, les contacts du relais reviennent à la position « repos »).

Mais le relais monostable souffre d’un défaut « majeur » : celui de consommer du courant en permanence, au niveau de la bobine, si l’on souhaite maintenir les contacts en position « travail » (sans parler de l’échauffement parfois non négligeable de cette bobine, lorsque logée dans un boiter peu ventilé). C’est d’ailleurs ce qu’on cherche généralement à éviter, en électronique (la consommation de courant « pour rien », et les échauffements « inutiles »).

C’est pourquoi ont été conçus les relais bistables, qui ne nécessitent qu’une impulsion de courant pour activer les contacts dans un sens, et une autre pour les manœuvrer dans l’autre sens (si je résume, de manière simple !). Donc avec eux, plus besoin donc de maintenir une bobine alimentée de manière continuelle, lorsqu’on souhaite garder ses contacts enclenchés !

Nota : tous les modèles de relais bistables ne sont pas identiques, au niveau de leur mode d’alimentation/commande. En effet, certains possèdent :
– 1 seule bobine (alimentée positivement ou négativement, selon si l’on souhaite mettre les contacts en première ou deuxième position stable)
– ou 2 bobines de commande (l’une pour manœuvrer les contacts dans un sens, l’autre pour les amener dans l’autre position)

Remarque : les relais bi-stables ne sont pas la panacée non plus. Car ils ont leurs défauts, eux aussi ! Par exemple, certains relais bistables peuvent passer d’une position stable à une autre, en cas de choc ou secousse importante. Par ailleurs, ceux-ci ne sont pas forcément adaptés aux commutations de forts courants, ou tensions de commutation importantes. Quand à leur prix, du fait qu’ils soient plus sophistiqués en interne, il sera malheureusement plus élevé, la plupart du temps ! Enfin … rien n’est jamais parfait 😉

Du reste, je vous partagerai bientôt un exemple de montage électronique, mettant en œuvre un relais bistable (il s’agit en fait de la « mise à jour » de l’alimentation USB à base d’accus 18650, qui en avait grand besoin !).

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Module relais arduino multi tensions et voies, modèle pouvant être alimenté en 5V 12V ou 24, disposant de 1, 2, 4, 6, ou 8 sorties de puissanceModule RELAIS pour Arduino (5V, 12V, ou 24V)
(disposant de 1, 2, 4, 6, à 8 sorties/voies)

Les autres types de relais (automobiles, temporisés, statiques, …)

Juste une parenthèse sur les autres types de relais qui existent, ou plus exactement, les principaux qui me viennent à l’esprit (qu’ils soient électromécaniques ou pas, d’ailleurs !). À noter que parfois les noms de relais ne signifient pas qu’ils sont différents des autres, mais simplement « réservés » à un usage particulier, ou utilisable d’une manière particulière.

Grosso modo, on retrouve :

  • les relais automobiles simples, qui sont tout simplement des relais électromécaniques réservés à un usage auto (voitures, fourgons, camions, …) ; ceux-ci sont généralement alimentés en 12V ou 24V continus, et permettent la commutation de courants de moyenne à forte puissance (solénoïde de démarreur, moteur d’essuies glaces, feux de croisement/route/antibrouillard/recul/stop, résistances de dégivrage lunette arrière, circuit de pré-post chauffage, etc). Cela dit, de nos jours, avec l’intégration de plus en plus d’électronique dans les véhicules automobiles, le nombre de ces relais auto tend à diminuer.
  • les relais temporisés, que l’on retrouve aussi bien :
    • dans les armoires électriques industrielles (par exemple pour faire des tempo de basculement étoile/triangle pour démarrer des moteurs triphasés)
    • dans les installations domestiques (comme l’éclairage temporisé d’une cage d’escalier) ; mais là aussi, l’électronique prenant petit à petit le pas sur l’électrotechnique, des modèles non électromécaniques prennent la place, là où s’est possible
  • les relais statiques, qui eux ne sont pas du tout électromécaniques ; ici, il s’agit d’un ensemble de composants électroniques de puissance (thyristor, triac, …), qui assurent le passage ou non de courant entre les contacts. L’avantage de ces relais est de pouvoir commuter rapidement (avec détection de passage à zéro, pour certains), sans effet rebond (car pas de contacts mécaniques), de manière répétée/soutenue (car pas de fatigue mécanique non plus), et sans bruit (toujours car pas de contact mécanique à l’intérieur). Par contre, ceux-ci coûtent chers, et ont tendance à s’échauffer rapidement, dès lors que la charge devient importante.

Nota : vous trouverez de temps en temps la notion de « contacteur » plutôt que de « relais électromécanique », dès lors qu’on sort du domaine de l’électronique, mais cela est la même chose !

Les différentes connectiques (à plots, à cosses, à visser, à souder sur PCB, …)

Juste un mot sur les différentes connectiques qu’on retrouve au niveau des relais électromécaniques, de manière générale. En fait, pour être clair, on trouve de tout (c’est parfois la jungle, d’ailleurs !). En effet, vous pouvez très bien trouver des relais avec des :

  • bornes embrochables (à embrocher sur support spécifique, pour être monté sur rail DIN, par exemple)
  • bornes vissables (notamment en « forte puissance »)
  • bornes pouvant accueillir des cosses (comme les relais auto)
  • bornes soudables (pour les relais de faible puissance, montables directement sur PCB)
  • et j’en passe !

Voici d’ailleurs quelques exemples de relais que j’avais sous la main, lorsque j’ai rédigé cet article (j’en rajouterai plus tard, à l’occasion !) :

En clair, les brochages peuvent parfois grandement différer d’un modèle de relais à l’autre ; il s’agit donc avant tout de bien réfléchir à ses besoins, avant d’acheter quoi que ce soit !

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Module relais arduino multi tensions et voies, modèle pouvant être alimenté en 5V 12V ou 24, disposant de 1, 2, 4, 6, ou 8 sorties de puissanceModule RELAIS pour Arduino (5V, 12V, ou 24V)
(disposant de 1, 2, 4, 6, à 8 sorties/voies)

Conclusion !

Nous voici au terme de ce mini-cours sur les relais électromécaniques, vous donnant un aperçu global de ce qu’il faut savoir à leur sujet ! En espérant que tout cela puisse vous aider à mieux les comprendre, pour les intégrer dans vos futurs projets, au besoin !

Et pour ceux que ça intéresse, je publierai prochainement un exemple de montage (alim USB à base d’accus Li-ion 18650, version 2), mettant en œuvre un relais bistable. Ainsi, vous verrez un exemple de mise en pratique d’un relais électromécanique à 2 bobines 😉

À bientôt,
Jérôme.

À découvrir aussi : comprendre les transistors MOSFET (caractéristiques, utilisation, …)

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(*) Mis à jour le 29/04/2024

17 commentaires sur “Relais Électromécaniques : fonctionnement, bobines AC ou DC, à contacts NO/NF (travail/repos), modèles mono et bistables (cours de synthèse – électronique)”

  1. Site passionelectronique.fr

    Bonjour, très intéressant comme article. Je croyais savoir beaucoup de choses mais là, on en apprend encore et on comprend pourquoi parfois il y a des ratés, par manque de connaissances.

    Merci en tout cas pour toutes ces précisions, très clairement expliquées.

  2. Site passionelectronique.fr

    Excellent comme d’habitude !

    Très détaillé mais très abordable pour un presque novice comme moi. Ça répond à plein de questions que je posais sur ces relais, et en particulier sur les dénominations fort compliquées. Attention en partie 6 le mot est « dernier » est orthographié « denier » …

  3. Site passionelectronique.fr

    Excellent rappel de qualité.

    Merci pour ces éclaircissements.
    Page web mise en valeur par des encadrés colorés, parfait.

  4. Site passionelectronique.fr

    Je suppose que Jérôme a constaté comme moi la petite coquille sur la polarité de la bobine si elle est alimenté en courant continu. En effet il n’y a pas de polarité à respecter pour l’alim de la bobine. Le champ magnétique qu’il soit nord ou sud attire toujours une pièce métallique si elle n’est pas elle même magnétisée. Si c’était le cas que se passerait il en alim alternative ?

    On peut avoir une polarité à respecter en c/c pour certains relais à mémoire ou bistables.
    Sinon merci pour cet article

  5. Site passionelectronique.fr

    Super article. Tu n’as pas parlé des relais à ampoule Reed. On en trouve pas mal en ‘recup’. Encore merci. Michel

    1. Site passionelectronique.fr

      Oui, tu as raison ! Là j’ai essayé de rester focus sur les relais les plus simples/courants, mais il y aurait bien d’autres choses à dire encore, clairement !

      Encore merci pour ton retour !
      Jérôme.

  6. Site passionelectronique.fr

    Bravo et merci pour cet article, très clair et bien documenté !

    Et, je dirais même plus, comme le dirait les Dupon(dt) : U = − L ( dI / dt)
    Mais ceci est une autre histoire, dont Jérome nous parlera bientôt, sans doute ! 😉

    1. Site passionelectronique.fr

      Héhé, merci !

      Et très bonne idée au passage ! Je me note ça, même si par contre, ça ne sera pas du tout pour tout de suite 😉

      Encore merci pour ton retour,
      Jérôme.

  7. Site passionelectronique.fr

    Super cours, très bien expliqué, j’ai enfin compris à quoi sert la diode en // de la bobine. En ce qui concerne les relais bistables, n’est ce pas une autre appellation des télérupteurs ?

    Ce petit cours m’a rappelé ma jeunesse ou l’électronique faisait ses débuts et où l’usage de relais était monnaie courante.

    1. Site passionelectronique.fr

      Merci beaucoup !

      Du reste, un télérupteur peut effectivement s’apparenter à un relais bistable. Car niveau technologie, il y a beaucoup de similarités (basculement à mémoire, mono ou double bobine, électromécanique ou 100% électronique, etc). Cela étant dit, le nom de « télérupteur » est selon moi plutôt réservé au monde de l’électrique (domestique et tertiaire, notamment), pour le pilotage de point(s) lumineux à partir d’un ou plusieurs boutons poussoirs de commande.

      Voilà ! À bientôt 🙂
      Jérôme.

  8. Site passionelectronique.fr

    Bonjour, il serait intéressant de compléter cet article en parlant des différents matériaux de contacts tels que agnso, agcdo, etc …

    Bien cordialement

    1. Site passionelectronique.fr

      Houlà, ça dépasse mes connaissances là ! Je vais devoir jeter un coup d’œil à ça, merci !

      Par contre, dans tous les cas, je n’envisage pas d’entrer autant dans les détails dans ces articles, afin de rester focus sur « l’essentiel » selon moi (afin ne pas rebuter tout le monde, même si tu as raison, les matériaux constituant les contacts ont bien évidemment leur importance).

      Très bonne journée à toi, et encore merci.
      Jérôme.

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