Relé, transistor ou triac? Entenda os tipos de saída de um CLP (PLC) com diagramas de circuito interativos

Na hora de escolher uma unidade de saída para um CLP (PLC), o catálogo apresenta sempre as mesmas três palavras: saída a relé, saída a transistor e saída a triac. As três fazem o mesmo trabalho ── transformar o ON/OFF do programa em sinal para os equipamentos externos ── e, ainda assim, a escolha errada produz comportamentos estranhos no campo. Uma lâmpada continua brilhando fraco depois de desligada. Uma saída para de funcionar depois de alguns anos enquanto as vizinhas seguem bem. Uma saída a transistor morre no instante em que uma válvula solenoide é desligada. Nada disso é defeito nem azar: tudo decorre diretamente de que tipo de chave cada tipo de saída carrega por dentro.

Este artigo organiza os três tipos de saída a partir desse único ponto de vista: o que é, de fato, a chave interna. A resposta em uma linha, já de início: a saída a relé é um contato mecânico, a saída a transistor é um semicondutor só para CC com sentido fixo, e a saída a triac é um semicondutor bidirecional só para CA. Quando essa frase se encaixa, as diferenças do catálogo ── tempo de resposta, vida útil, alimentação suportada ── e todos os problemas acima passam a ser entendidos a partir da mesma raiz. E, como é tradição deste site, todos os diagramas do artigo são interativos: aperte os botões e a corrente do circuito realmente parte e para, de modo que você pode conferir cada afirmação com os próprios olhos enquanto lê.

O que este artigo cobre

Veja como as dúvidas comuns se relacionam com as seções que as respondem.

Pergunta	Seção
O que realmente difere entre os três tipos de saída?	§1
Como funciona a saída a relé, e no que ela é boa ou ruim?	§2 (figura interativa)
Por que a saída a transistor é só para CC?	§3 (figura interativa)
Para que serve a saída a triac?	§4 (figura interativa)
Como escolher na prática?	§5 (tabela comparativa)
O que acontece ao desligar uma válvula solenoide ou a bobina de um relé?	§6 (figura interativa)
O que é um relé de interposição, e por que é tão usado?	§7 (figura interativa)
Por que a lâmpada não apaga mesmo com a saída em OFF?	§8 (figura interativa)
Como verificar e isolar problemas no campo?	§9 / FAQ

1. Os três tipos de saída diferem em “o que é, de fato, a chave interna” ── primeiro a visão geral

Reduzido à essência, um circuito de saída de CLP é “uma chave operada pelo programa”. Quando um bit de saída (Y0 etc.) vai a ON, uma chave dentro da unidade de saída fecha, e a corrente circula pela carga externa: uma lâmpada, um relé, uma válvula solenoide. Até aí, tudo é comum aos três tipos. A única coisa que muda é o que se usa como essa chave.

Tipo	A chave interna	Em uma frase
Saída a relé	Contato mecânico movido por um eletroímã	Contatos metálicos que se tocam e se separam fisicamente
Saída a transistor	Semicondutor (transistor)	Chave eletrônica só para CC, com sentido fixo
Saída a triac	Semicondutor (triac ── um tiristor bidirecional)	Chave eletrônica que deixa passar o vaivém da CA

Definida a chave, as propriedades seguem quase automaticamente. Um contato mecânico não se importa com o sentido da corrente, mas é uma peça móvel: lento, e se desgasta. Um transistor é rápido e não se desgasta, mas seu sentido de corrente é fixo, então é só para CC. Um triac deixa passar a CA nos dois sentidos, mas, como veremos adiante, tem uma peculiaridade: nunca desliga por completo. As três próximas seções examinam cada tipo com uma figura interativa.

Uma regra comum para ler as figuras: tudo à esquerda da linha vertical é externo (alimentação e carga); tudo à direita é o lado do CLP. Os rótulos de bornes 24V / AC / Y00 / COM / 0V marcam as posições correspondentes a uma borneira real. Fios esverdeados carregam tensão positiva, fios cinza estão perto de 0 V, e os pontos em movimento mostram o sentido e a velocidade da corrente.

2. Saída a relé ── um contato mecânico comuta CA e CC igualmente (figura 1)

Uma saída a relé energiza um pequeno eletroímã (bobina) dentro do CLP, que fecha fisicamente um contato mecânico. O programa põe Y0 em ON → a corrente circula pela bobina interna → o contato fecha de estalo → o circuito externo se completa. Na figura abaixo, o botão “Lógica Y0” faz o papel do comando de saída do programa. Ponha em ON e o contato fecha, deixando a corrente circular por +24V → carga externa → borne Y00 → contato → COM (0V), e a lâmpada de carga acende.

Um contato é só duas peças de metal se tocando, então não importa o sentido nem o tipo de corrente. A figura comuta 24 V CC como exemplo representativo, mas o mesmo contato pode comutar uma lâmpada CA de 100–240 V (em hardware real, dentro dos valores nominais de tensão e corrente do contato). Essa flexibilidade de “CA ou CC, e classes de tensão diferentes ainda por cima” é o motivo de a saída a relé continuar sendo a escolha padrão das unidades de uso geral. O lado da bobina (interior do CLP) e o lado do contato (circuito externo) também são eletricamente isolados entre si, o que ajuda a proteger o equipamento.

As fraquezas nascem justamente do fato de algo mecânico se mover. Como o contato percorre fisicamente uma distância, a resposta leva uns 5–15 ms ── nada perto da velocidade de um semicondutor. E cada manobra desgasta ou deteriora as superfícies de contato, de modo que a vida útil é finita: como regra geral, de centenas de milhares a poucos milhões de manobras com carga resistiva, e ordens de grandeza menos se você comutar cargas indutivas sem proteção (veja a §6). A 100 manobras por dia, isso dura muitos anos; a várias manobras por segundo, pode se esgotar em meses.

3. Saída a transistor ── uma chave só para CC, com sentido fixo (figura 2)

A saída a transistor troca o contato mecânico por uma chave semicondutora. A figura abaixo mostra o tipo NPN (sink). Ponha Lógica Y0 em ON e o transistor dentro do CLP conduz, puxando o borne de saída Y00 para perto de 0 V. A corrente entra por +24V → carga externa → borne Y00 → interior do CLP → 0V, e a lâmpada indicadora acende. Repare também no que acontece em OFF: a tensão do borne flutua até perto da tensão de alimentação (C1 ≈ 24 V na figura).

Um transistor conduz em um único sentido, então esse tipo é estritamente CC. Ele não consegue lidar com CA, cuja corrente inverte o sentido o tempo todo. Em troca, sem peças móveis, a resposta fica em torno de 0,1 ms ── ordens de grandeza mais rápida ── e, sem contatos para desgastar, a vida útil é na prática ilimitada em número de manobras, desde que o estresse elétrico (sobrecorrente, sobretensão, calor) fique sob controle. Trens de pulso para motores de passo e servoacionamentos, e tudo o que comuta dezenas de vezes por segundo, são território onde a saída a transistor não tem rival.

As saídas a transistor vêm em duas variantes, NPN (sink) e PNP (source), com sentidos de corrente opostos. Todas as figuras deste artigo usam NPN. A distinção sink/source e como casar polaridades com o equipamento receptor são tratadas, com o mesmo estilo de figuras interativas, no artigo complementar “Entenda PNP e NPN no projeto elétrico com diagramas de circuito interativos”. Se a sua dúvida é o casamento de polaridades, comece por lá.

4. Saída a triac ── uma chave semicondutora que cuida da CA em silêncio (figura 3)

“Preciso comutar CA ── e com frequência.” Para essa exigência, o relé fica sem vida útil e o transistor aponta para o lado errado. É aqui que entra a saída a triac. Um triac é uma chave semicondutora que conduz nos dois sentidos, então lida com o vaivém da CA como ele é. Na figura abaixo, a fonte CA está no alto à esquerda e o retorno (COM) embaixo à esquerda. Ponha Lógica Y0 em ON e o caminho conduz ── observe a corrente indo e voltando pela carga.

A figura simplifica o interior do triac ── disparo de gate, corrente de manutenção ── e o apresenta como “uma chave que abre e fecha a CA sob comando da lógica”. A lâmpada indicadora é modelada com um resistor em vez de um LED: um LED só deixa a corrente passar em um sentido e esconderia o vaivém da CA. A nota “ida e volta” da linha de status está lendo a magnitude dessa corrente alternada.

Um jeito útil de situar a saída a triac é “a contraparte CA da saída a transistor”. Sem contato mecânico, não há vida útil por número de manobras, e ela responde mais rápido que um relé. Em troca, é só para CA ── não comuta CC ── e carrega uma peculiaridade própria dos semicondutores: uma pequena corrente continua circulando mesmo em OFF, a chamada corrente de fuga. Essa peculiaridade é um clássico dos problemas de campo, então ganha sua própria seção com figura interativa na §8.

5. Como escolher ── a alimentação da carga e a frequência de comutação decidem quase tudo

Apresentados os três personagens, eis a tabela comparativa.

	Saída a relé	Saída a transistor	Saída a triac
A chave interna	Contato mecânico	Semicondutor (para CC)	Semicondutor (para CA)
Alimentação suportada	CA e CC	Só CC	Só CA
Velocidade de resposta	Lenta (uns 5–15 ms)	Rápida (em torno de 0,1 ms)	Intermediária (presa ao semiciclo da CA)
Vida útil em comutação	Finita (centenas de milhares a milhões de manobras)	Praticamente ilimitada	Praticamente ilimitada
Corrente por ponto	Maior (uns 2 A)	Menor (uns 0,1–0,5 A)	Intermediária (uns 0,6 A)
Saída de pulsos de alta velocidade	✗	✓	✗
Corrente de fuga em OFF	Nenhuma (circuito realmente aberto)	Quase nenhuma	Presente (alguns mA ── atenção)
Cuidado principal	Desgaste de contatos com cargas indutivas (§6)	Destruição por surto (§6), polaridade (§3)	Corrente de fuga (§8), calor

A seleção se reduz a duas perguntas: “A carga é CA ou CC?” e “Com que frequência ela comuta?”

1. Carga CC com pulsos rápidos ou comutação frequente → saída a transistor
2. Carga CA com comutação frequente → saída a triac (para cargas pequenas, confira as medidas contra fuga da §8)
3. Comutação pouco frequente, mistura de CA e CC, ou cargas futuras indefinidas → saída a relé
4. Cargas de alta corrente, ou em outra tensão → intercale um relé de interposição (§7), seja qual for o tipo de saída

Uma política que você encontrará com frequência na prática: padronizar em saídas a transistor e receber as cargas CA ou de alta corrente por meio de relés de interposição. A unidade de saída continua rápida e longeva, enquanto os relés de interposição absorvem a variedade do lado da carga. Seja qual for a política adotada, a justificativa sempre volta às mesmas duas perguntas.

6. O que acontece no instante em que se desliga uma carga indutiva? ── o surto e o diodo de roda livre (figura 4)

Cargas que contêm bobina ── bobinas de relé, válvulas solenoides, solenoides ── compartilham uma propriedade: a corrente delas se recusa a parar instantaneamente. No momento em que a saída vai a OFF, a corrente que ficou sem caminho reaparece como um pico de alta tensão no borne de saída: o surto (força contraeletromotriz). Transistores são frágeis diante desse surto. Ligue uma carga indutiva sem proteção e, um dia, aquele ponto de saída morre sem aviso ── a falha de manual.

A medida padrão é um diodo de roda livre (diodo de retorno) em paralelo com a carga. No instante do OFF, a corrente restante da bobina circula pelo diodo e se dissipa como calor, suprimindo o surto na origem. Na figura, Lógica Y0 comuta a saída e o segundo botão insere ou remove o diodo de roda livre. Experimente esta sequência:

1. Deixe o diodo em “não”, ponha Lógica Y0 em ON → OFF e observe o pico de tensão de C1 no instante do OFF (aparece um aviso de surto)
2. Ponha o diodo em “sim” e repita ── o pico do instante do OFF agora fica suprimido

Esse surto também não é estranho às saídas a relé. Interrompa uma carga indutiva com um contato e o surto vira uma faísca (arco) através do vão, acelerando o desgaste do contato em ordens de grandeza ── por isso a §2 dizia que cargas indutivas sem proteção encurtam a vida do relé “em ordens de grandeza”. A regra básica: cargas indutivas CC ganham diodo de roda livre; cargas indutivas CA ganham snubber RC (supressor) ou varistor, montados junto à carga.

7. O relé de interposição ── o transistor aciona a bobina, o contato comuta a CA (figura 5)

Combine tudo até aqui e um padrão clássico de campo cai sozinho no colo. “A saída a transistor é rápida e longeva, mas só CC e de baixa corrente.” “O contato de relé comuta CA e correntes maiores.” Então: deixe a saída a transistor do CLP acionar a pequena bobina CC de um relé, e deixe o contato desse relé comutar a carga CA. O relé que faz esse papel de ponte se chama relé de interposição (relé de interface).

Na figura abaixo, a fileira de cima é CC (lado da bobina) e a de baixo é CA (lado do contato). Ponha Lógica Y0 em ON: o transistor energiza a bobina, o contato de baixo fecha em sincronia, e a corrente circula pela lâmpada indicadora CA. Observe como um único comando faz o pequeno circuito CC e o circuito de carga CA se moverem juntos. Seguindo a lição da §6, a bobina vem com seu diodo de roda livre.

O relé de interposição rende mais do que “agora dá para comutar CA”. Contatos são consumíveis que um dia se desgastam ── mas, com um relé de interposição, a manutenção vira tirar do soquete um relé de poucos reais e encaixar um novo, poupando a própria unidade de saída do CLP. Ele também funciona como seguro: se o lado da carga sofrer um curto-circuito, o dano tende a parar no relé de interposição. O preço é o tempo de resposta ── um estágio de relé acrescenta uns 10 ms ── além de mais peças e fiação no painel. Para cargas CA ou de alta corrente que não precisam de velocidade, as vantagens ganham quase sempre.

8. A lâmpada brilha fraco mesmo em OFF ── a corrente de fuga do triac (figura 6)

A saída a triac difere do contato mecânico em um ponto decisivo. O OFF de um contato é um rompimento físico: a corrente vira exatamente zero. O OFF de um semicondutor é apenas “conduzir muito pouco”: uma pequena corrente de fuga continua circulando. São alguns miliampères. Erro de arredondamento para uma carga grande ── mas não para uma pequena.

A figura reproduz isso com dois caminhos: o caminho de condução principal comutado por Lógica Y0 e, ao lado, um caminho de fuga fino, permanentemente conectado. Deixe Lógica Y0 em OFF e observe a corrente da carga: ela se recusa a cair abaixo de aproximadamente 1 mA, e o status indica “fuga (persiste em OFF)”. Ponha em ON e o caminho principal assume, com corrente ordens de grandeza maior.

Nos equipamentos reais, esses poucos miliampères são conhecidos por dois sintomas. Primeiro, sinaleiros que brilham como fantasmas: indicadores LED começam a luzir com algo entre poucos mA e 20 mA, então a fuga sozinha pode manter uma lâmpada fracamente acesa mesmo “em OFF”. Segundo, relés pequenos e válvulas solenoides que não soltam: se a fuga supera a corrente de desarme da carga, a carga nunca volta totalmente a OFF depois que o comando é removido.

A correção padrão é um resistor de descarga (resistor bleeder) em paralelo com a carga, dando à fuga um caminho inofensivo. Os valores típicos vão de poucos kΩ a poucas dezenas de kΩ, com potências de 1/2 W a alguns watts em circuitos de 100–120 V CA, escolhidos para que a maior parte da fuga circule pelo resistor. Para cargas pequenas que ainda assim se comportam mal ── ou circuitos que exigem de verdade um circuito aberto em OFF ── mova essa carga para uma saída a relé (ou um relé de interposição). Assunto encerrado.

9. Verificando no campo ── traduzindo as figuras em movimentos de multímetro

Para fechar, tudo o que vimos traduzido em um procedimento de isolamento para “a saída não funciona / não desliga”. Trabalhar de cima para baixo é o mais rápido.

1. Confira o indicador de saída do programa ── o bit de saída realmente vai a ON/OFF? Se não, o problema está no programa e nos intertravamentos, não na fiação
2. Confira o LED de status da unidade de saída ── ele acompanha o comando? Se o LED responde mas a carga não, o problema está a jusante: fiação, carga ou tipo errado
3. Confronte o tipo de saída com a alimentação da carga ── CA numa saída a transistor, ou CC numa saída a triac? Verifique pelo código físico da unidade, não pelo desenho
4. Meça a tensão do borne ── ela se move com o comando? Uma saída a transistor NPN cai para perto de 0 V em ON (guia de leitura sink/source no artigo complementar)
5. Se o sintoma é “não desliga”, suspeite da fuga ── um triac/SSR com carga pequena aponta para a §8: acrescente um resistor de descarga ou mova a carga para uma saída a relé
6. Se o sintoma é “aquele ponto vive morrendo”, suspeite do surto ── aquela carga é indutiva? Confira as peças de proteção da §6, e a polaridade delas
7. Em saídas a relé, conte as manobras ── um painel velho com uma saída caprichosa sugere desgaste de contato: troque a unidade ou converta o ponto para relé de interposição

Resumo ── conheça a chave interna e tanto a seleção quanto os problemas ficam legíveis

• Os três tipos diferem em o que é, de fato, a chave interna: relé = contato mecânico, transistor = semicondutor CC, triac = semicondutor CA.
• A saída a relé aceita CA e CC igualmente, com correntes generosas, mas é lenta e sua vida se esgota em manobras.
• A saída a transistor é rápida e longeva, mas só CC e de baixa corrente ── e lembre-se da polaridade sink/source.
• A saída a triac brilha na comutação frequente de CA ── mas a corrente de fuga permanece em OFF.
• A seleção se reduz a duas perguntas: a carga é CA ou CC, e com que frequência comuta?
• Cargas indutivas ganham peças de proteção: diodo de roda livre para CC, snubber para CA. Isso salva igualmente os transistores da destruição e os contatos do relé da erosão.
• Para alta corrente, CA ou troca fácil, receba a carga por um relé de interposição ── o padrão de campo.
• Os sintomas remontam às peculiaridades: “não desliga” → fuga, “aquele ponto vive morrendo” → surto, “caprichoso depois de anos de serviço” → desgaste de contato.

Se as palavras do catálogo “relé / transistor / triac” agora se leem como três tipos de chave ── contato mecânico / semicondutor CC / semicondutor CA ──, este artigo cumpriu seu papel. Sempre que surgir uma decisão de seleção ou um sintoma estranho no campo, as figuras interativas daqui estarão esperando.

FAQ

Q1. A diferença entre saídas a relé, transistor e triac em uma frase?

R. A chave interna é um contato mecânico (relé), um semicondutor só para CC (transistor) ou um semicondutor só para CA (triac). Todas as diferenças de velocidade, vida útil e alimentação suportada derivam disso.

Q2. Qual escolher em caso de dúvida?

R. Afunile pela alimentação da carga (CA ou CC) e pela frequência de comutação. CC com comutação rápida ou frequente → transistor; CA com comutação frequente → triac; comutação rara com cargas misturadas ou indefinidas → relé. Ao ampliar um painel existente, casar com o tipo e a fiação de comum existentes tem prioridade.

Q3. Quanto dura de fato uma saída a relé?

R. Como regra geral, de centenas de milhares a poucos milhões de manobras com cargas resistivas ── e ordens de grandeza menos com cargas indutivas sem proteção. A vida se conta em manobras, não em tempo: estime como manobras por dia × dias de operação.

Q4. Uma saída a transistor pode comutar uma carga CA?

R. Não. O transistor é uma chave só para CC, com sentido de corrente fixo. Para cargas CA, use uma saída a triac ou a relé, ou o arranjo transistor + relé de interposição da §7.

Q5. Uma saída a triac pode comutar uma carga CC?

R. Não. O triac desliga aproveitando o instante em que a corrente cruza o zero (o zero da CA). Em CC a corrente nunca chega a zero, então, uma vez disparado em ON, ele não consegue desligar. Trate a CC com uma saída a transistor ou a relé.

Q6. Também preciso de diodo de roda livre com saída a relé?

R. Não é estritamente necessário para proteger o dispositivo de saída, mas alonga muito a vida do contato. Regra básica: diodo de roda livre para cargas indutivas CC, snubber RC ou varistor para cargas indutivas CA, montados junto à carga. A erosão dos contatos por arco cai em ordens de grandeza.

Q7. A lâmpada fica fracamente acesa depois do OFF. A unidade está com defeito?

R. Se uma lâmpada pequena está pendurada numa saída a triac ou num relé de estado sólido CA, é quase certamente corrente de fuga (§8) ── especificação, não defeito. Acrescente um resistor de descarga de poucos kΩ a algumas dezenas de kΩ em paralelo com a carga, ou mova essa carga para uma saída a relé.

Q8. O relé de interposição tem desvantagens?

R. A resposta fica mais lenta em um estágio de relé (uns 10 ms), e o painel ganha peças, fiação e ocupação de espaço. Em troca, para cargas CA ou de alta corrente que não precisam de velocidade, a troca fácil do contato e a proteção do próprio CLP pesam mais que os custos na maioria dos casos.

Q9. Como NPN e PNP se relacionam com as saídas a transistor?

R. NPN (sink) e PNP (source) são os dois sentidos de corrente disponíveis dentro do tipo saída a transistor. Se a polaridade não casa com o comum do equipamento receptor, dois aparelhos perfeitamente sadios não funcionam juntos. O artigo complementar “Entenda PNP e NPN no projeto elétrico com diagramas de circuito interativos” trata disso com o mesmo estilo de figuras interativas.

Q10. Em que essas figuras interativas diferem do hardware real?

R. O hardware real acrescenta resistência da fiação, repique de contatos, o disparo de gate e a corrente de manutenção do triac, circuitos de proteção e efeitos de temperatura; as figuras removem tudo isso para mostrar o esqueleto do princípio. Use as figuras para entender o princípio ── e as folhas de dados dos fabricantes e as normas para os números do projeto real.