A Reed-Relais funktioniert, indem eine elektromagnetische Spule verwendet wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das zwei dünne ferromagnetische Schilfblätter in einem versiegelten Glasrohr zusammenzieht und so einen Stromkreis schließt. Wenn Strom durch die Spule fließt, magnetisiert der magnetische Fluss die überlappenden Enden der Stimmzungen mit entgegengesetzter Polarität, wodurch sie sich anziehen und berühren. Wenn der Spulenstrom wegfällt, zieht die natürliche Federspannung der Reed-Blätter die Kontakte auseinander und öffnet den Stromkreis. Dieser gesamte Zyklus findet normalerweise statt weniger als 1 Millisekunde Aus diesem Grund werden Reed-Relais häufig dort eingesetzt, wo schnelles und präzises Schalten erforderlich ist.
Im Gegensatz zu herkömmlichen elektromechanischen Relais, die auf einer separaten Anker- und Kontaktbaugruppe basieren, kombiniert das Reed-Relais den magnetischen Aktuator und den Schaltkontakt in einer einzigen versiegelten Komponente. Diese einfachere mechanische Struktur ist der Hauptgrund dafür, dass Reed-Relais eine längere Lebensdauer, weniger Kontaktprellen und eine gleichmäßigere Leistung über Millionen von Schaltzyklen bieten.
Die physikalische Struktur hinter dem Schaltvorgang
Um das Funktionsprinzip vollständig zu verstehen, hilft ein Blick auf den tatsächlichen Inhalt des Geräts. Ein Standard-Reed-Relais besteht aus drei zusammenarbeitenden Hauptfunktionsteilen.
| Komponente | Funktion |
| Glasumschlag | Hermetisch verschlossenes Rohr, gefüllt mit Inertgas (oder Vakuum), um Kontakte vor Oxidation, Staub und Feuchtigkeit zu schützen |
| Schilfblätter | Zwei überlappende ferromagnetische Streifen, an der Kontaktstelle vergoldet oder rhodiniert, die sowohl als Feder als auch als Schaltkontakt dienen |
| Spulenwicklung | Kupferdraht um die Glaskapsel gewickelt; erzeugt das Magnetfeld, das die Zungen betätigt |
| Spule und Gehäuse | Hält die Spule und die Glaskapsel in einer festen Position und sorgt für Isolierung und Anschlussverbindungen |
Da die Kontakte dauerhaft im Inertgas versiegelt sind, a Reed-Relais ist weitgehend immun gegen Kontaktkorrosions- und Verschmutzungsprobleme, die die Lebensdauer elektromechanischer Relais mit offener Bauform verkürzen.
Schritt-für-Schritt-Umstellungsprozess
Der eigentliche Schaltablauf kann in vier Stufen unterteilt werden, von der Spulenerregung bis zur Kontaktfreigabe.
- Spule bestromt: An den Spulenanschlüssen liegt Spannung an, Strom beginnt durch die Kupferwicklung zu fließen
- Erzeugtes Magnetfeld: Der Strom erzeugt einen magnetischen Fluss, der durch das Glasrohr fließt und die überlappenden Rohrspitzen magnetisiert
- Kontaktschluss: Die magnetisierten Reed-Spitzen ziehen sich gegenseitig an und biegen sich aufeinander zu, bis sie sich physisch berühren und so den Stromkreis schließen
- Kontaktfreigabe: Wenn der Spulenstrom entfernt wird, verschwindet die Magnetkraft und die im Reedmaterial eingebaute Federspannung zieht die Kontakte wieder auseinander
Da die Zungen selbst sowohl die Federrückstellkraft als auch den elektrischen Kontakt bereitstellen, gibt es keine separate mechanische Verbindung, die verschleißen könnte, was die mechanische Einfachheit und Haltbarkeit dieser Konstruktion erklärt.
Allgemeine Kontaktkonfigurationen
Reed-Relais werden in einigen Standardkontaktanordnungen hergestellt, die jeweils für unterschiedliche Schaltungsanforderungen geeignet sind.
| Konfiguration | Auch bekannt als | Verhalten |
| Formular A | Normalerweise offen (NO) | Die Kontakte bleiben geöffnet, bis die Spule erregt wird, und schließen dann |
| Formular B | Normalerweise geschlossen (NC) | Die Kontakte bleiben geschlossen, bis die Spule erregt wird, und öffnen sich dann |
| Formular C | Umstellung (SPDT) | Verwendet drei Reed-Blätter, sodass der Schaltkreis zwischen zwei Pfaden umschaltet |
Versionen mit mehreren Kontakten, die mehrere Schalter der Form A, B oder C in einem Gehäuse kombinieren, sind auch in Test- und Messgeräten üblich, bei denen viele unabhängige Signalpfade von einer einzigen Steuerplatine aus gesteuert werden müssen.
Wichtige elektrische und mechanische Eigenschaften
Gemäß typischer Reed-Relais-Datenblätter und IEC 61810-Relaisprüfnormen liegen die Leistungswerte branchenweit in ziemlich einheitlichen Bereichen, was für Ingenieure beim Vergleich von Komponenten hilfreich ist.
| Parameter | Typischer Wert |
| Betriebszeit | 0,3 ms bis 1 ms |
| Release-Zeit | 0,1 ms bis 0,5 ms |
| Kontaktwiderstand | Anfänglich unter 150 Milliohm (mΩ). |
| Mechanisches Leben | Bis zu 1 Milliarde Betätigungen im Trockenkreislauf und bei geringer Last |
| Schaltspannung | Bis zu 1000 V für Hochspannungsvarianten |
| Isolationswiderstand | Mehr als 10^9 Ohm zwischen offenen Kontakten |
Diese Zahlen stammen aus der Testmethodik für elektromechanische Relais gemäß IEC 61810-1 in Kombination mit gängigen Datenblatt-Berichtspraktiken der Branche. Die tatsächliche Leistung variiert je nach Spulenspannung, Lasttyp und Schaltfrequenz. Überprüfen Sie daher die spezifischen Werte Reed-Relais Es wird immer empfohlen, für eine Anwendung ein Datenblatt zu verwenden.
Warum Reed-Relais schneller schalten als Standard-Relais
Der Geschwindigkeitsvorteil ergibt sich direkt aus dem oben beschriebenen Funktionsprinzip. Da die Reed-Blätter leicht sind, einen sehr kurzen Weg innerhalb der Glasröhre haben und als eigene Feder fungieren, ist im Vergleich zur Anker- und Kontaktbaugruppe, die in einem herkömmlichen elektromechanischen Relais verwendet wird, weitaus weniger Masse zu bewegen. Weniger Masse kombiniert mit kürzerer Verfahrstrecke bedeutet schnellere Reaktion.
Der Kontaktabprall wird ebenfalls reduziert, da die versiegelte Inertgasumgebung verhindert, dass Lichtbogennebenprodukte die Kontaktflächen beeinträchtigen, und die glatte Glas-Metall-Dichtung dafür sorgt, dass sich die Zungen bei jedem Zyklus auf einem vorhersehbaren Weg bewegen. Diese Vorhersagbarkeit ist einer der Gründe, warum Reed-Relais die bevorzugte Schaltkomponente in automatisierten Testgeräten (ATE) sind, wo Tausende von Signalpfaden mit einer Zeitgenauigkeit im Mikrosekundenbereich geschaltet werden müssen.
Typische Anwendungen
Die Kombination aus Geschwindigkeit, abgedichteten Kontakten und kleiner Größe macht Reed-Relais für verschiedene Branchen geeignet.
- Automatisierte Testausrüstung und -instrumentierung zum Weiterleiten von Signalen mit niedrigem Pegel zwischen Messkanälen
- Telekommunikationsgeräte zur Vermittlung von Sprach- und Datenleitungen
- Medizinische Geräte, bei denen abgedichtete Kontakte eine Kontamination verhindern und lange Wartungsintervalle ermöglichen
- Sicherheits- und Zugangskontrollsysteme, die magnetisch betätigte Reed-Schalter als Sensoren verwenden
- Industrielle Schalttafeln zur Isolierung von Steuersignalen mit geringem Strom von Stromkreisen mit höherer Leistung
In jedem dieser Fälle ist die versiegelte, hermetische Kontaktstruktur des Reed-Relais reduziert den Wartungsaufwand im Vergleich zu Relaistypen mit offenem Kontakt, die in staubigen oder feuchten Umgebungen betrieben werden.
Reed-Relais im Vergleich zu anderen Relaistypen
Die Wahl des richtigen Relaistyps hängt von der Schaltgeschwindigkeit, dem Laststrom und den Umgebungsbedingungen der Anwendung ab.
| Funktion | Reed-Relais | Elektromechanisches Relais | Halbleiterrelais |
| Schaltgeschwindigkeit | Sehr schnell (unter einer Millisekunde) | Langsamer (mehrere Millisekunden) | Schnell, keine mechanische Verzögerung |
| Kontakt zum Leben | Hoch, bis zu Milliarden von Zyklen | Mäßig, begrenzt durch mechanischen Verschleiß | Kein mechanischer Verschleiß, aber begrenzt durch thermische Belastung |
| Kontaktwiderstand | Sehr niedrig | Niedrig | Höher aufgrund des Halbleiterübergangs |
| Aktuelle Kapazität laden | Niedrig to moderate | Mäßig bis hoch | Mäßig bis hoch |
| Kosten | Mäßig | Niedrig | Höher |
Für Anwendungen mit häufigem Schalten von Schwachstromsignalen, bei denen Geschwindigkeit und Kontaktzuverlässigkeit am wichtigsten sind, bietet das Reed-Relais im Allgemeinen die beste Balance zwischen Leistung und Kosten.
Auswahl des richtigen Reed-Relais für eine Anwendung
Bei der Spezifikation eines Reed-Relais verdienen neben dem grundlegenden Funktionsprinzip einige Parameter besondere Aufmerksamkeit.
- Spulenspannung und -strom zur Anpassung an die Antriebsschaltung, ohne die Verlustleistungsgrenzen zu überschreiten
- Kontaktbelastbarkeit, um sicherzustellen, dass die maximale Schaltspannung und der maximale Schaltstrom innerhalb der Datenblattgrenzen bleiben, um ein Verschweißen der Kontakte zu vermeiden
- Ansprech- und Freigabezeit, besonders wichtig für Hochgeschwindigkeits-Testschaltanwendungen
- Für das PCB-Layout sind Gehäusegröße und Montageart erforderlich, ob Durchsteckmontage, Oberflächenmontage oder DIP-Format
- Erwartete Schaltlebensdauer, da der Einsatz bei Trockenschaltung und geringem Strom die Lebensdauer weit über die Nenn-Widerstandslastschaltung hinaus verlängert
Überprüfen Sie das vollständige Datenblatt für eine bestimmte Reed-Relais Das Vergleichen des Modells mit diesen fünf Parametern ist der zuverlässigste Weg, um zu bestätigen, dass es über die erwartete Betriebslebensdauer des Endprodukts korrekt funktioniert.
