Caso práctico: Control de lámpara con relé y pulsador

Materiales

• 1 × Relé de 5 V DC, contactos para 230 V AC (por ejemplo, SPST o SPDT, ≥ 3 A).
• 1 × Pulsador normalmente abierto (NA) de baja tensión.
• 1 × Diodo 1N4007 (o similar) para protección de la bobina.
• 1 × Fuente de alimentación 5 V DC (adaptador o banco de laboratorio, ≥ 200 mA).
• 1 × Lámpara 230 V AC (bombilla incandescente o LED con casquillo y portalámparas).
• 1 × Cable de red 230 V AC con enchufe y aislamiento adecuado.
• Varios cables de conexión para baja tensión (5 V).
• Varios cables para alta tensión (230 V AC), con aislamiento adecuado.
• 1 × Protoboard (solo para la parte de 5 V si se desea; la parte de 230 V mejor con clemas).
• 2 × Clemas o regleta de conexión para separar claramente la red de alta tensión.

Guía de conexionado

ATENCIÓN: La parte de 230 V AC es peligrosa. Haz las conexiones sin tensión, revisa dos veces, y si no tienes experiencia con red eléctrica, realiza solo la parte de 5 V y simula la lámpara con un LED y una resistencia.

• Conexiones de alimentación de baja tensión (5 V):
• Conecta el terminal positivo de la fuente de 5 V al nodo +5V.

• Conecta el terminal negativo de la fuente de 5 V al nodo GND.

• Conexión de bobina del relé y pulsador:

• Conecta un terminal de la bobina del relé al nodo +5V.
• Conecta el otro terminal de la bobina del relé al nodo VB.
• Conecta un terminal del pulsador al nodo VB.

• Conecta el otro terminal del pulsador al nodo GND.

• Diodo de protección (flyback) en paralelo con la bobina:

• Conecta el cátodo del diodo [D1] (marcado con línea en el cuerpo) al nodo +5V.
• Conecta el ánodo del diodo [D1] al nodo VB.

• Asegúrate de que el diodo está en paralelo con la bobina y en sentido inverso respecto a la polaridad de alimentación (no debe conducir en condiciones normales).

• Conexiones de la lámpara y red 230 V AC (lado de potencia):

• Identifica en el relé el contacto común [COM] y el contacto normalmente abierto [NO].
• Conecta un conductor de la red 230 V AC (por ejemplo, la fase L) al contacto [COM] del relé.
• Conecta el contacto [NO] del relé a uno de los terminales del portalámparas de la lámpara.
• Conecta el otro terminal del portalámparas al otro conductor de la red 230 V AC (por ejemplo, el neutro N).
• Asegúrate de que el relé solo interrumpe uno de los conductores (normalmente la fase), y que las conexiones quedan protegidas y aisladas.

Esquemático

                               Parte de control (5 V DC, bobina y pulsador)

             +5V
             |
             +-------------------------+
             |                         |
          [Bobina] Relé              [D1] 1N4007
             |                         |
             o VB node                 |
             |                         |
           [Pulsador]                  |
             |                         |
            GND------------------------+

   Parte de potencia (230 V AC, contactos y lámpara)

       Red 230V AC
        L (fase)            Relé (contactos)           Lámpara
          |                      |                      |
          +------------------[COM]                      |
                                 |                      |
                                 o VC node              |
                                 |                      |
                             [NO] contacto              |
                                 |                      |
                                 +------------------[Lámpara]
                                                        |
       Red 230V AC                                      |
        N (neutro)--------------------------------------+

Mediciones y pruebas

• Previo a energizar (sin tensión):

  • Verifica continuidad del pulsador con el multímetro en modo ohmímetro:
  • Coloca las puntas del multímetro en los dos terminales del pulsador.
  • Asegúrate de que indica circuito abierto (resistencia muy alta) sin pulsar y baja resistencia al pulsar.
  • Comprueba la continuidad de la bobina del relé:
  • Mide entre los dos terminales de la bobina; deberías ver una resistencia de algunos cientos de ohmios (depende del modelo).
  • Asegúrate de que NO hay continuidad directa entre la parte de 5 V y los terminales de los contactos de potencia del relé.

• Medidas en la parte de 5 V (con solo 5 V conectados, sin 230 V AC):

  • Mide la tensión en la bobina (V_bobina):
  • V_bobina = tensión entre el nodo +5V y el nodo VB.
  • Sin pulsar el botón, V_bobina debe ser ≈ 0 V.
  • Pulsando el botón, V_bobina debe ser ≈ 5 V (o la tensión nominal de la fuente).
  • Observa y escucha el relé:
  • Pulsando el botón, debe oírse un “clic” claro; al soltar, otro “clic” de retorno.

• Medidas en la parte de 230 V AC (CON MUCHA PRECAUCIÓN):

  • Mide la tensión en la lámpara (V_lámpara):
  • V_lámpara = tensión entre los dos terminales del portalámparas.
  • Con el relé en reposo (pulsador sin accionar), V_lámpara debe ser ≈ 0 V.
  • Pulsando el pulsador, V_lámpara debe ser ≈ 230 V AC (o la tensión de red local).
  • Verifica el funcionamiento visual:
  • La lámpara debe encenderse únicamente mientras el pulsador está presionado y apagarse al soltar.

• Opcional: medida de corriente en bobina (I_bobina):

  • I_bobina = corriente que circula por la bobina del relé cuando se pulsa el botón.
  • Para medir I_bobina, coloca el multímetro en modo amperímetro DC en serie con la bobina:
  • Desconecta el cable que va de +5V a la bobina.
  • Conecta una punta del multímetro al nodo +5V y la otra punta al terminal de la bobina que iba a +5V.
  • Pulsa el botón y lee el valor; compáralo con el valor típico del relé (ver hoja de datos).

Errores comunes y cómo evitarlos

• Conectar el diodo [D1] al revés:
• Si el diodo está mal orientado (ánodo a +5 V y cátodo a VB), cortocircuitará la fuente de 5 V cuando pulses.

• Revisa siempre que el cátodo (marcado con banda) va a +5V y el ánodo a VB.

• Confundir bobina con contactos del relé:

• La bobina suele indicarse en el encapsulado con un símbolo de bobina o con pines numerados específicos.

• Consulta el datasheet o el dibujo del relé; no conectes 230 V a la bobina.

• Usar un relé no adecuado para 230 V AC:

• Verifica en la carcasa del relé la tensión y corriente máximas de los contactos (por ejemplo, “250 VAC 5 A”).

• Si no se especifica claramente, NO lo uses para red eléctrica.

• No aislar correctamente la parte de 230 V AC:

• Nunca mezcles los cables de red con los de 5 V en la misma zona sin separación física.
• Usa clemas, funda termo-retráctil y carcasa o caja para evitar contactos accidentales.

Seguridad

• Trabaja siempre con la red desconectada mientras haces o modificas conexiones de 230 V AC.
• Utiliza un interruptor general o regleta con interruptor para poder cortar rápidamente la alimentación.
• Nunca toques los cables de red o los bornes de la lámpara cuando el circuito está energizado.
• Si no estás seguro sobre la parte de 230 V AC, limita el experimento a la parte de 5 V y sustituye la lámpara por un LED con resistencia y un segundo relé o simplemente una indicación luminosa.

Posibles mejoras

• Cambiar el pulsador por un interruptor de dos posiciones para que la lámpara permanezca encendida sin mantener el botón presionado.
• Añadir un circuito con transistor o microcontrolador para activar el relé desde una señal lógica (por ejemplo, Arduino).
• Sustituir el relé electromecánico por un relé de estado sólido (SSR) para evitar ruidos mecánicos y aumentar la vida útil.
• Añadir un fusible en serie con la lámpara o la línea de alimentación de 230 V AC para mayor protección.
• Implementar un sistema de enclavamiento (auto-mantenimiento) con el propio relé para que un pulso breve encienda y otro pulso apague (función tipo interruptor con pulsador).

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Carlos Núñez Zorrilla

Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

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